DE19835084A1

DE19835084A1 - Refrigeration or heat pump circuit for cooling or heating system has spaced-apart flow paths formed between inlet and outlet points on evaporation container

Info

Publication number: DE19835084A1
Application number: DE1998135084
Authority: DE
Inventors: Thomas Hecker
Original assignee: HECKER MONICA
Current assignee: HECKER MONICA
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 2000-01-27

Abstract

Lines (15) which carry a heat transfer medium from an evaporator (7) to an evaporation container (8) are connected at inlet points (22). Lines which carry heat transfer medium from the evaporation container to the evaporator are connected at outlet points. The inlet and outlet points are provided on the evaporation container, and spaced apart so that flow paths can be formed between them for the heat transfer medium. Lines (15) which carry a heat transfer medium from an evaporator (7) to an evaporation container (8) are connected at inlet points (22). Lines which carry heat transfer medium from the evaporation container to the evaporator are connected at outlet points. The inlet and outlet points are provided on the evaporation container, and spaced apart so that flow paths can be formed between them for the heat transfer medium. The cross-section filled with gaseous thermal transfer medium increases from the inlet to the outlet points, so that only gaseous thermal transfer medium can be emitted from the outlet points.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kälte- oder Wärmepumpenkreislauf zum Einsatz in Kühl- bzw. Heizungsanlagen.The invention relates to a refrigeration or heat pump circuit for use in Cooling or heating systems.

Zur Beheizung von Gebäuden, beispielsweise privaten Wohnanlagen, werden neben konventionellen Heizungsanlagen heute auch Wärmepumpen eingesetzt, bei denen Wärmeenergie mit Hilfe von zugeführter mechanischer Energie von einem kälteren zu einem wärmeren Energiereservoir transportiert wird. Wärme pumpen haben gegenüber herkömmlichen Heizungssystemen den Vorteil, daß ein Teil der produzierten Wärme in Form von in einem Wärmereservoir enthal tener Energie gewonnen wird und nur ein Teil der Heizenergie durch Einsatz mechanischer Energie, die durch Verwendung fossiler Brennstoffe (Verbren nungsmotor) oder über elektrische Energie (Elektromotor) zugeführt werden muß, aufgewendet wird. Damit wird eine geringere Menge von entropisch wert voller mechanischer oder in Form von chemischer Reaktionsenergie (aus fossi len Brennstoffen) gespeicherter Energie benötigt als bei den herkömmlichen Heizungsanlagen, bei denen Heizenergie ausschließlich in Form von chemi scher Energie und/oder über das Stromnetz verbraucht wird.For heating buildings, for example private residential complexes in addition to conventional heating systems, heat pumps are also used today, where thermal energy with the help of mechanical energy supplied by a colder to a warmer energy reservoir is transported. Warmth Pumps have the advantage over conventional heating systems that part of the heat produced in the form of contained in a heat reservoir tener energy is obtained and only part of the heating energy through use mechanical energy generated by the use of fossil fuels (combustion motor) or via electrical energy (electric motor) must be spent. This makes a smaller amount of entropic worth full of mechanical or chemical reaction energy (from fossil len fuels) stored energy than with conventional ones Heating systems in which heating energy only in the form of chemi energy and / or is consumed via the power grid.

Für den Betrieb von Wärmepumpen werden üblicherweise der Erdboden in der Umgebung der zu beheizenden Gebäude oder die Umgebungsluft als Wärme reservoirs eingesetzt. Grundsätzlich ist auch Grundwasser oder - falls vorhan den - Oberflächenwasser als Wärmereservoir verwendbar. Wegen der Abküh lung des Grund- bzw. Oberflächenwassers und der sich bei der Wärmeentnah me einstellenden nachteiligen Folgen wird aber eine Wärmeentnahme aus dem Boden oder der Umgebungsluft bevorzugt. For the operation of heat pumps, the ground in the Environment of the buildings to be heated or the ambient air as heat reservoirs used. Basically, there is also groundwater or - if available - Surface water can be used as a heat reservoir. Because of the cooling groundwater and surface water and when heat is removed disadvantageous consequences, however, is a heat removal from the Soil or ambient air preferred.

Wärmepumpen weisen folgende wesentliche Hauptkomponenten auf:
Heat pumps have the following main components:

a. ein Drosselventil,a. a throttle valve,
b. einen Verdampfer,b. an evaporator,
c. einen Verdichter undc. a compressor and
d. einen Verflüssiger.d. a condenser.

Diese Komponenten sind über Druckleitungen so miteinander verbunden, daß ein gasförmiges Wärmeübertragungsmittel, beispielsweise Wasser, Ammoniak, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffe, wie Propan und iso-Butan bzw. ein Gemisch dieser Stoffe, wie ein azeotropes oder nicht azeotropes Gemisch, beispiels weise R407C oder R134A, in dem Verdichter komprimiert und dabei erhitzt, anschließend in dem Verflüssiger verflüssigt, danach in dem Drosselventil wie der expandiert, wobei sich das flüssige Mittel abkühlt, und schließlich in dem Verdampfer wieder vollständig verdampft wird. Anschließend wird das ver dampfte (gasförmige) Mittel wieder in den Verdichter überführt. Als Wärmeüber tragungsmittel ist insbesondere Propan geeignet, da es hinsichtlich der Umwelt verträglichkeit keine Probleme bereitet, sich nicht korrosiv gegenüber den An lagenkomponenten verhält und sehr gute thermodynamische Eigenschaften aufweist.These components are connected to one another via pressure lines in such a way that a gaseous heat transfer medium, for example water, ammonia, Carbon dioxide, hydrocarbons such as propane and isobutane or a mixture these substances, such as an azeotropic or non-azeotropic mixture, for example like R407C or R134A, compressed in the compressor and heated, then liquefied in the condenser, then in the throttle valve as which expands while the liquid cools down, and finally in that Evaporator is completely evaporated again. Then the ver vaporized (gaseous) agent transferred back to the compressor. As heat transfer Propane is particularly suitable as it is environmentally friendly compatibility no problems, not corrosive to the other layer components behaves and very good thermodynamic properties having.

Für die Gebäudebeheizung wird Wärme aus dem Wärmereservoir über den Verdampfer in den Wärmepumpenkreislauf eingespeist und die dadurch im Kreislauf gespeicherte Wärme über den Verflüssiger an das zu beheizende Me dium, beispielsweise die Raumluft in den Gebäuden, wieder abgegeben. Die zusätzlich aufgewendete mechanische Energie dient zum Betrieb des Verdich ters.For heating the building, heat from the heat reservoir is transferred via the Evaporator fed into the heat pump circuit and thereby in Circuit stored heat via the condenser to the me to be heated dium, for example the indoor air in the buildings, released again. The additional mechanical energy is used to operate the compressor ters.

Ein Wärmepumpenkreislauf zum Wärmetransport von einem kälteren zu einem wärmeren Energiedepot wird auch in Kühlanlagen, beispielsweise zur Kühlung von Lebensmitteln in Kühlmöbeln (Kühlschränken, Gefriertruhen), Kühlräumen und -hallen sowie Fahrzeugen mit Kühleinrichtung, zur Kühlung von Wohnge bäuden mit Klimaanlagen, zur Erzeugung von Prozeßkälte in der Industrie und zur Verflüssigung von Gasen in Kühlaggregaten eingesetzt. In diesem Fall wird die in dem zu kühlenden Gut gespeicherte Wärmeenergie über den Verdampfer abgezogen und unter Benutzung des Kreislaufes über den Verflüssiger an eine externe Wärmesenke abgegeben.A heat pump cycle for heat transfer from a colder to one warmer energy is also stored in cooling systems, for example for cooling of food in refrigerators (refrigerators, freezers), cold rooms halls and halls as well as vehicles with cooling equipment for cooling residential areas buildings with air conditioning, for the production of process cooling in industry and used to liquefy gases in cooling units. In this case the heat energy stored in the goods to be cooled via the evaporator deducted and using the circuit via the condenser to one external heat sink released.

Das Verhältnis von Heiz- bzw. Kühlenergie zu eingesetzter mechanischer Ener gie wird als Arbeitszahl ε bezeichnet. Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe ist umso besser, je weniger mechanische Energie für eine vorgegebene Heiz- bzw. Kühlleistung aufgewendet werden muß. Für übliche Heizanlagen mit Wärme pumpen werden Arbeitszahlen von etwa 3 angegeben. In der Realität werden aber nur sehr viel geringere Arbeitszahlen erreicht, beispielsweise von etwa 2. Dies liegt daran, daß die Arbeitszahl sehr stark von der Temperaturdifferenz zwischen der Verdampfungstemperatur und der Kondensationstemperatur ab hängt. Bei Anwendung von Umgebungsluft als Wärmereservoir schwankt die Temperatur der Umgebungsluft zwischen kalten Winternächten und warmen Tagen in den Übergangsmonaten im Frühjahr oder im Herbst sehr leicht um bis zu 35 K (Kelvin). Bei einer Absenkung der Temperatur der Wärmequelle um jeweils 10 K wird die Leistungszahl der Heizanlage mit der Wärmepumpe um jeweils etwa 25% verringert. Aus diesem Grunde wäre es wünschenswert, Wärmereservoirs mit einer besseren Temperaturkonstanz zu verwenden, bei spielsweise den Erdboden. Nachteilig in diesem Falle ist jedoch der sehr hohe Investitionsaufwand, da ein Rohrsystem im Boden verlegtwerden muß, um einen ausreichend effizienten Wärmeübergang zu erreichen, und daher um fangreiche Bodenarbeiten erforderlich sind.The ratio of heating or cooling energy to mechanical energy used gie is called the labor factor ε. The efficiency of a heat pump is the better, the less mechanical energy for a given heating or Cooling capacity must be used. For conventional heating systems with heat pumps are given working figures of about 3. Become in reality but only achieved a much lower number of jobs, for example around 2. This is because the labor factor is very dependent on the temperature difference between the evaporation temperature and the condensation temperature hangs. When using ambient air as a heat reservoir, the fluctuates Temperature of the ambient air between cold winter nights and warm ones Days in the transition months in spring or autumn very easily around to 35 K (Kelvin). When the temperature of the heat source drops by each 10 K is the coefficient of performance of the heating system with the heat pump each reduced about 25%. For this reason, it would be desirable To use heat reservoirs with a better temperature stability for example the ground. The disadvantage in this case is the very high one Investment costs, since a pipe system has to be laid in the ground in order to to achieve a sufficiently efficient heat transfer, and therefore to extensive groundwork is required.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Wärmepumpen sind daher bereits viele Verbesserungen vorgeschlagen worden, unter anderem eine Verbesserung des Wärmeüberganges am Verflüssiger und am Verdampfer, beispielsweise durch Anwendung der Direktverdampfung und Direktkondensation ohne Verwendung weiterer Wärmetauscher und der Verzicht auf Umwälzpumpen, die einen erheb lichen Energiebedarf aufweisen.There are therefore already many to increase the efficiency of heat pumps Improvements have been proposed, including an improvement in Heat transfer at the condenser and the evaporator, for example through Use of direct evaporation and direct condensation without use further heat exchangers and the omission of circulation pumps, which increases have energy requirements.

Ein sehr wesentlicher Nachteil bei bekannten Wärmeerzeugungsanlagen mit einem Wärmepumpenkreislauf besteht auch darin, daß eine große Differenz zwischen den Temperaturen des Wärmeübertragungsmittels am Eingang und am Ausgang des Verdampfers eingestellt werden muß, um sicher zu verhin dern, daß Flüssigkeit durch den Verdampfer durchbricht und in den Verdichter gelangt und diesen dadurch schädigt oder gar zerstört. Die erforderliche Über hitzung des verdampften Wärmeübertragungsmittels führt allerdings dazu, daß die Arbeitszahl des Heiz- bzw. Kühlkreislaufes zum einen aus thermodynami schen Gründen verringert wird und zum anderen, weil der Wärmeübergang im Verdampfer schlechter wird, da ein sehr guter Wärmeübergang von der Umge bung an das Wärmeübertragungsmittel im Verdampfer nur in den Bereichen des Verdampfers erreicht wird, in denen das Mittel zumindest teilweise in noch flüssigem Zustand vorhanden ist und das Mittel durch die Wärmezufuhr daher verdampft werden kann.A very significant disadvantage with known heat generation systems A heat pump cycle also involves making a big difference between the temperatures of the heat transfer medium at the entrance and must be set at the outlet of the evaporator in order to prevent it that liquid breaks through the evaporator and into the compressor arrives and thereby damages or even destroys it. The required about Heating the evaporated heat transfer medium, however, leads to the fact that the working number of the heating or cooling circuit on the one hand from thermodynami reasons is reduced and secondly because the heat transfer in the Evaporator gets worse because of a very good heat transfer from the reverse Exercise on the heat transfer medium in the evaporator only in the areas of the evaporator is reached, in which the agent is still at least partially in is in a liquid state and therefore the agent by the supply of heat can be evaporated.

Besonders durch das spezielle Regelverhalten eines üblicherweise als Drossel ventil eingesetzten thermostatischen Ventils wird die Verdampfungstemperatur am Verdampfereingang unter die Temperatur abgesenkt, die für den Prozeß erforderlich wäre. Mit den am häufigsten eingesetzten thermostatischen Venti len treten 10 bis 20% unnötige Leistungsverluste durch das Regelverhalten der Ventile auf. Da diese Ventile des weiteren für bestimmte vorgegebene Tempe raturbereiche ausgelegt sind, werden auch die Anlagen in entsprechender Wei se ausgelegt. Wie bereits zuvor dargestellt, stellt sich aber insbesondere bei der Realisierung einer Luftwärmepumpe der Nachteil ein, daß ein sehr weiter Tem peraturbereich abgedeckt werden muß, der sich durch stark schwankende Au ßenlufttemperaturen ergibt. Daher wird eine zufriedenstellende Arbeitsweise der thermostatischen Ventile bei Außenluft-Wärmepumpen mit einem Außenluft temperaturbereich von -15°C bis +15°C von Fachleuten auf dem Gebiet der Kältetechnik bzw. der Anwendung von Wärmepumpen für die Gebäudeheizung für wenig praktikabel gehalten. Aus diesem Grunde konnten sich Außenluft wärmepumpen bisher nicht durchsetzen.Especially due to the special control behavior of a throttle The thermostatic valve used is the evaporation temperature at the evaporator inlet below the temperature required for the process would be required. With the most commonly used thermostatic venti len there are 10 to 20% unnecessary performance losses due to the control behavior of the Valves on. Because these valves are further specified for certain tempe areas are designed, the systems are also in the appropriate white se designed. As already shown above, this is particularly the case with Realization of an air heat pump the disadvantage that a very wide tem temperature range must be covered by the strongly fluctuating Au results in outside air temperatures. Therefore, a satisfactory functioning of the thermostatic valves in outside air heat pumps with one outside air temperature range from -15 ° C to + 15 ° C by experts in the field of Refrigeration technology or the use of heat pumps for building heating not considered practicable. For this reason, outside air heat pumps have not yet been implemented.

Eine weitere Verbesserung der Anlagen, mit der die Gefahr des Durchbruchs von Flüssigkeit zum Verdichter verringert werden konnte, ist in DE 31 39 044 C1 beschrieben. Bei dem dort beschriebenen Wärmepumpenkreislauf ist im Anschluß an den Verdampferaustritt ein Fühler angeordnet, über den das Dros selventil in Abhängigkeit vom Trocknungsgrad des Wärmeübertragungsmittels am Verdampferaustritt gesteuert wird. Des weiteren ist dieser Fühler thermisch mit einer Wärmequelle verbunden, die während des Betriebes des Verdichters dem Fühler eine solche Wärmemenge zuführt, daß dieser beim Vorhandensein des gewünschten Trocknungsgrades eine der eingestellten Überhitzung ent sprechende Temperatur annimmt. Als Wärmequelle für den Fühler ist ein elek trisches Heizelement vorgesehen. Durch diese anlagentechnische Vorsichts maßnahme ist es möglich, eine verringerte Überhitzung des aus dem Verdamp fer austretenden Mittels und damit einen verbesserten Wirkungsgrad der ge samten Anlage zu erreichen.Another improvement to the equipment, with the risk of breakthrough from liquid to the compressor could be reduced is in DE 31 39 044 C1 described. In the heat pump cycle described there is in Connection to the evaporator outlet arranged a sensor, via which the Dros Selventil depending on the degree of drying of the heat transfer medium is controlled at the evaporator outlet. Furthermore, this sensor is thermal connected to a source of heat during the operation of the compressor the sensor supplies such an amount of heat that it is present of the desired degree of drying ent one of the set overheating speaking temperature assumes. An elek is the heat source for the sensor trical heating element provided. Through this technical precaution measure it is possible to reduce the overheating of the evaporator fer leaking agent and thus an improved efficiency of the ge to reach the entire facility.

Eine Verbesserung des Wirkungsgrades durch Reduzierung der Temperatur des aus dem Verdampfer austretenden Wärmeübertragungsmittels konnte mit einer anderen Konfiguration des Wärmepumpenkreislaufes erzielt werden. Da bei wird ein Ausdampfungsgefäß zur Aufnahme von flüssigem und gasförmi gem Wärmeübertragungsmittel eingesetzt, das sowohl in die Leitungen, die das Drosselventil und den Verdampfer verbinden, als auch in die Leitungen, die den Verdampfer und den Verdichter miteinander verbinden, geschaltet ist. Durch Verwendung dieses Ausdampfungsgefäßes ist es möglich, das aus dem Ver dampfer austretende Wärmeübertragungsmittel in eine flüssige und eine gasför mige Phase zu trennen, so daß eine ausschließliche Überführung von gasförmi gem Wärmeübertragungsmittel und unter Ausschluß der Überführung von flüs sigem Wärmeübertragungsmittel in den Verdichter ohne weiteres möglich ist. Dadurch kann eine Überhitzung des aus dem Verdampfer austretenden Wär meübertragungsmittels weitgehend vermieden werden, so daß die Arbeitszahl des Kreislaufes deutlich verbessert wird.An improvement in efficiency by reducing the temperature of the heat transfer medium emerging from the evaporator could another configuration of the heat pump cycle can be achieved. There is an evaporation vessel for holding liquid and gaseous gem used heat transfer medium, both in the lines that the Throttle valve and the evaporator connect, as well as in the lines that the Connect the evaporator and the compressor to each other. By Using this evaporation vessel, it is possible that from Ver Heat transfer medium emerging from the steamer into a liquid and a gas separate phase so that an exclusive transfer of gaseous gem heat transfer medium and excluding the transfer of rivers Siges heat transfer medium in the compressor is easily possible. This can cause the heat exiting the evaporator to overheat Means of transmission are largely avoided, so that the labor figure of the circulation is significantly improved.

Eine Anordnung mit einem derartigen Ausdampfungsgefäß ist in "Kühlanlagen", Heinrich Drees, Verlag Technik GmbH Berlin, 15. Auflage, Bild 6.10 auf Seite 238 dargestellt und auf den Seiten 238 und 239 kurz beschrieben. Die dort ge zeigte Anlage dient zur Kälteerzeugung in Großkälteanlagen. Das aus den Ver dampfern kommende Wärmeübertragungsmittel wird zuerst in ein Ausdamp fungsgefäß (Flüssigkeitssammler und Flüssigkeitsabscheider) überführt. Da nach gelangt das Mittel in mehrere Verdichter. Dort wird es erwärmt. Anschlie ßend wird das Mittel in einem Verflüssiger abgekühlt und gelangt danach über das Einspritz-(Drossel)ventil wieder zurück in das Ausdampfungsgefäß. Das Mittel wird vom Ausdampfungsgefäß über Pumpen auch in die Verdampfer ge fördert. Als Wärmeübertragungsmittel wird Ammoniak angegeben.An arrangement with such an evaporation vessel is in "cooling systems", Heinrich Drees, Verlag Technik GmbH Berlin, 15th edition, image 6.10 on page 238 and briefly described on pages 238 and 239. The ge there showed plant is used for refrigeration in large refrigeration plants. That from the ver Heat transfer medium coming into steam is first exhausted transfer vessel (liquid collector and liquid separator) transferred. There After that, the agent gets into several compressors. There it is heated. Then The medium is cooled in a condenser and then transferred the injection (throttle) valve back into the evaporation vessel. The Medium is also from the evaporation vessel via pumps into the evaporators promotes. Ammonia is specified as the heat transfer medium.

Allerdings kann auch bei diesen Ausdampfungsgefäßen grundsätzlich nicht vollständig verhindert werden, daß flüssiges Wärmeübertragungsmittel in den Verdichter gelangt, wenn das Ausdampfungsgefäß nicht eine ausreichende Dimensionierung aufweisen würde, um ein vollständiges Absetzen von flüssiger Phase aus dem Gasraum zu gewährleisten. Da das aus dem Verdampfer aus tretende Gemisch von flüssigem und gasförmigem Wärmeübertragungsmittel wegen der Turbulenzen im Verdampfer stark verwirbelt ist und zudem das Wär meübertragungsmittel meist unter Bedingungen verwendet wird, bei denen die se beiden Phasen nicht problemlos voneinander getrennt werden können, muß das Gefäß sehr groß ausgelegt werden.However, in principle, even with these evaporation vessels be completely prevented that liquid heat transfer medium in the Compressor arrives if the evaporation vessel is not sufficient Sizing would have to be a complete settling of liquid Ensure phase from the gas space. Because that's from the evaporator occurring mixture of liquid and gaseous heat transfer medium because of the turbulence in the evaporator is very swirled and also the heat Means of transmission is mostly used under conditions in which the se two phases can not be easily separated from each other, must the vessel can be designed very large.

Im Falle des in "Kühlanlagen" von H. Drees dargestellten Kältekreislaufes wird das von den Verdampfern kommende Gas/Flüssigkeitsgemisch in das längliche und horizontal angeordnete Ausdampfungsgefäß im oberen Bereich des Gefä ßes an dessen einem Ende eingeleitet. Das zu den Verdichtern strömende Wärmeübertragungsmittel wird am anderen Ende des Gefäßes im oberen Be reich abgeleitet. Durch eine ausreichend große Absetzstrecke zwischen der Einleitungsstelle am einen Ende und der Ableitungsstelle am anderen Ende ist gewährleistet, daß kein flüssiges Wärmeübertragungsmittel zu den Verdichtern gelangen kann.In the case of the refrigeration cycle shown in "cooling systems" by H. Drees the gas / liquid mixture coming from the evaporators into the elongated and horizontally arranged evaporation vessel in the upper area of the vessel initiated at one end. That flowing to the compressors Heat transfer medium is at the other end of the vessel in the upper Be richly derived. By a sufficiently large settling distance between the Initiation point at one end and the derivation point at the other end ensures that no liquid heat transfer medium to the compressors can reach.

Diese Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß die Ausführung des Aus dampfungsgefäßes mit großen Abmessungen sehr aufwendig und daher teuer ist. Da die Anlage im allgemeinen unter von Atmosphärendruck abweichenden Druckverhältnissen betrieben wird, muß auch das Ausdampfungsgefäß ent sprechenden Belastungen standhalten. Dies ist insbesondere bei einer Aus führung mit größeren Außenmaßen problematisch und erfordert erhebliche sta tische Vorkehrungen. However, this arrangement has the disadvantage that the execution of the off vaporization vessel with large dimensions very complex and therefore expensive is. Since the system is generally under atmospheric pressure Pressure conditions is operated, the evaporation vessel must ent withstand speaking loads. This is particularly the case with an out leadership with larger external dimensions is problematic and requires considerable sta table precautions.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher das Problem zugrunde, die Nachtei le der bekannten Anlagen zu vermeiden und insbesondere eine Kälte- und Wär mepumpenanlage anzugeben, mit der eine hohe Arbeitszahl erreicht werden kann. Bei gleichzeitiger Verwendung eines Ausdampfungsgefäßes zur Vertei lung der Wärme bzw. der Kälte zur Erhöhung der Arbeitszahl soll jedoch auch ein wenig aufwendiger Aufbau der Anlage möglich sein und vor allem möglichst kostengünstige Bauteile verwendet werden.The present invention is therefore based on the problem, the disadvantage to avoid le of the known systems and in particular a cold and heat to specify mepump system with which a high number of work can be achieved can. With simultaneous use of an evaporation vessel for the distribution heat or cold to increase the number of jobs should also a little complex construction of the system may be possible and above all possible inexpensive components are used.

Gelöst wird dieses Problem durch einen Kälte- oder Wärmepumpenkreislauf zum Einsatz in Kühl- oder Heizungsanlagen nach Anspruch 1.This problem is solved by a cooling or heat pump circuit for use in cooling or heating systems according to claim 1.

Der erfindungsgemäße Kälte- oder Wärmepumpenkreislauf weist ebenso wie herkömmliche Anlagen folgende Komponenten auf:
The refrigeration or heat pump circuit according to the invention, like conventional systems, has the following components:

a. mindestens ein Drosselventil,a. at least one throttle valve,
b. mindestens einen Verdampfer,b. at least one evaporator,
c. mindestens einen Verdichter,c. at least one compressor,
d. mindestens einen Verflüssiger,d. at least one condenser,
e. mindestens ein Ausdampfungsgefäß zur Aufnahme von im Kälte- oder Wärmepumpenkreislauf enthaltenem flüssigem und gasförmigem Wär meübertragungsmittel, das sowohl in das Drosselventil und den Ver dampfer verbindende Leitungen als auch in den Verdampfer und den Verdichter verbindende Leitungen geschaltet ist,e. at least one evaporation vessel for holding in the cold or Heat pump circuit containing liquid and gaseous heat transmission medium, which is in both the throttle valve and the Ver lines connecting the steamer as well as in the evaporator and Compressor connecting lines is switched,
f. wobei das Ausdampfungsgefäß Einleitungsstellen, an denen Leitungen zur Führung von Wärmeübertragungsmittel vom Verdampfer zum Aus dampfungsgefäß angeschlossen sind, und Austrittsstellen, an denen Leitungen zur Führung von Wärmeübertragungsmittel vom Ausdamp fungsgefäß zum Verdichter angeschlossen sind, aufweist und diese Stel len voneinander beabstandet und so angeordnet sind, daß sich zwischen ihnen Strömungswege für das Wärmeübertragungsmittel im Ausdamp fungsgefäß ausbilden können und der von gasförmigem Wärmeüber tragungsmittel ausfüllbare Gesamtquerschnitt auf den Strömungswegen von den Einleitungsstellen zu den Austrittsstellen hin zunimmt, so daß an den Austrittsstellen ausschließlich gasförmiges Wärmeübertragungsmit tel austreten kann.f. the evaporation vessel introduction points at which lines to guide heat transfer medium from the evaporator to the end are connected to the vaporization vessel and outlet points at which Lines for guiding heat transfer medium from the evaporation tion vessel are connected to the compressor, and this Stel len spaced apart and arranged so that between them flow paths for the heat transfer medium in the evaporation can form training vessel and that of gaseous heat overall cross-section on the flow paths that can be filled in by means of a suspension element increases from the discharge points to the discharge points, so that at the exit points only with gaseous heat transfer tel can leak.

Die erfindungsgemäße Wirkung wird durch eine spezielle Führung des Gas/Flüssigkeitsgemisches gewährleistet. Indem nämlich der freie Querschnitt von der Einleitungsstelle in das Ausdampfungsgefäß zur Austrittsstelle zur Saugleitung hin größer wird, wird das Mittel bei der gewählten großen Strö mungsgeschwindigkeit typischerweise gezwungen, ein zunehmendes Volumen einzunehmen. Der Gasstrom wird vorzugsweise unmittelbar hinter der Einlei tungsstelle in das Ausdampfungsgefäß umgeleitet und in mehrere Ströme auf geteilt.The effect according to the invention is achieved by special guidance of the Gas / liquid mixture guaranteed. By namely the free cross section from the point of introduction into the evaporation vessel to the exit point Suction line becomes larger, the mean at the selected large flow Velocity typically forced an increasing volume to take. The gas stream is preferably immediately behind the inlet tion point in the evaporation vessel and diverted into several streams divided.

Es wird vermutet, daß der überraschende Effekt, daß kein flüssiges Wärme übertragungsmittel in die Saugleitung zum Verdichter gelangt, auf folgendem Prinzip beruht:
Das in das Ausdampfungsgefäß eingeleitete Gemisch von gasförmigem mit flüssigem Wärmeübertragungsmittel liegt wegen der sich beim Durchgang durch den Verdampfer einstellenden starken Turbulenzen und wegen des gerin gen Dichteunterschiedes der beiden Phasen zumindest teilweise als Aerosol vor. Derartige Phasengemische können im allgemeinen nur schwer aufgetrennt werden. Bei der erfindungsgemäßen Führung des Wärmeübertragungsmittels im Ausdampfungsgefäß kann das Mittel expandieren. Da das Mittel außerdem in engem Kontakt und innigem Austausch mit der flüssigen Phase im Ausdamp fungsgefäß steht, findet diese Expansion weitgehend isotherm statt. Daher ver dampfen die Flüssigkeitsteilchen, so daß eine von Flüssigkeitsanteilen weit gehend freie Gasphase entsteht, die problemlos in die Saugleitung zum Ver dichter überführt werden kann. Es ist bekannt, daß feinste Tröpfchen einen höheren Dampfdruck aufweisen und daher leichter, d. h. bereits bei höherem Druck und/oder geringerer Temperatur, verdampfen als größere Tröpfchen. Daher können offenbar gerade die feinsten Tröpfchen im Aerosol durch Expan sion beseitigt werden, indem sie verdampfen, während die größeren wahr scheinlich durch die Schwerkraft und außerdem auch unterstützt durch die iso therme Verdampfung aus der Gasphase entfernt werden. It is assumed that the surprising effect that no liquid heat transfer medium gets into the suction line to the compressor is based on the following principle:
The mixture of gaseous and liquid heat transfer medium introduced into the evaporation vessel is at least partially present as an aerosol because of the strong turbulence that arises when passing through the evaporator and because of the slight difference in density of the two phases. Such phase mixtures are generally difficult to separate. When the heat transfer medium is guided in the evaporation vessel according to the invention, the medium can expand. Since the agent is also in close contact and intimate exchange with the liquid phase in the evaporation vessel, this expansion takes place largely isothermally. Therefore, the liquid particles evaporate ver, so that a gas phase largely free of liquid is formed, which can be easily transferred into the suction line to the compressor. It is known that the finest droplets have a higher vapor pressure and therefore evaporate more easily, ie even at higher pressure and / or lower temperature, than larger droplets. It is therefore evident that the finest droplets in the aerosol can be removed by expansion by vaporizing, while the larger droplets are likely to be removed from the gas phase by gravity and also supported by isothermal evaporation.

Die erfindungsgemäße Wirkung tritt auch ein, wenn ansonsten keine besonde ren Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, beispielsweise durch einen Einbau von Prallblechen zur Abscheidung von Flüssigkeitströpfchen, die in der Strö mungsführung im Ausdampfungsgefäß angeordnet sind.The effect according to the invention also occurs when there is otherwise no particular effect precautions are taken, for example by installation of baffles for the separation of liquid droplets in the stream guide are arranged in the evaporation vessel.

Mit dem erfindungsgemäßen Kreislauf können zum einen die Vorteile, die sich aus der Verwendung eines Ausdampfungsgefäßes ergeben, genutzt werden, nämlich insbesondere eine Optimierung des Wirkungsgrades des Kreislaufes, indem der Verdampfer mit einem Trocknungsgrad unter 100% gefahren wird. Ferner wird durch die Verwendung des Ausdampfungsgefäßes auch die ein fache Möglichkeit eröffnet, mehrere Verbraucher zu bedienen, indem die Wär me bzw. die Kälte auf mehrere Verflüssiger oder Verdampfer verteilt wird.With the circuit according to the invention, on the one hand, the advantages that can resulting from the use of an evaporation vessel, namely in particular an optimization of the efficiency of the circuit, by running the evaporator with a degree of drying below 100%. Furthermore, by using the evaporation vessel, the one opened multiple possibilities to serve several consumers by the heat me or the cold is distributed to several condensers or evaporators.

Die sich aus der Erfindung ergebenden Vorteile bestehen ferner darin, daß eine sehr kompakte Bauweise des Ausdampfungsgefäßes ermöglicht wird, ohne daß wiederum die Nachteile der üblicherweise verwendeten Ausdampfungsgefäße in Kauf genommen werden müßten. Diese kompakte Bauweise wird durch spe zielle Führung des Gas/Flüssigkeitsgemisches im Ausdampfungsgefäß ermög licht. Überraschenderweise konnte durch die spezielle Führung sicher vermie den werden, daß Flüssigkeitsanteile in die Saugleitung zum Verdichter gelan gen. An den zur Einleitungsstelle in das Ausdampfungsgefäß beabstandeten Austrittsöffnungen zu den Saugleitungen ist praktisch kein Flüssigkeitsanteil mehr nachweisbar, selbst wenn mit einem Trocknungsgrad des aus dem Ver dampfer austretenden Mittels unter 100% gearbeitet und Propan eingesetzt wird, von dem sich die entstehenden feinsten Flüssigkeitströpfchen nur sehr schwer absetzen und daher üblicherweise leicht als Aerosol oder in Form klei ner Tröpfchen in die Saugleitung gelangen.The advantages resulting from the invention are also that a very compact design of the evaporation vessel is made possible without again the disadvantages of the evaporation vessels usually used would have to be accepted. This compact design is made by spe The gas / liquid mixture can be guided in the evaporation vessel light. Surprisingly, thanks to the special tour, I was able to avoid will be that liquid shares in the suction line to the compressor gen. At the spaced from the point of introduction into the evaporation vessel Outlet openings to the suction lines is practically no liquid component more detectable, even if with a degree of dryness from the ver evaporating agent worked below 100% and propane used from which the very finest liquid droplets are formed difficult to settle and therefore usually light as an aerosol or in the form of small droplets get into the suction line.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Preferred embodiments of the invention are in the subclaims specified.

Das Ausdampfungsgefäß ist vorzugsweise als horizontal angeordnetes Rohr mit einer im oberen Bereich des Rohres im wesentlichen in der Mitte der Rohr länge angeordneten Einleitungsstelle und ebenfalls im oberen Bereich des Roh res im wesentlichen benachbart zu beiden Rohrenden angeordneten Austritts stellen ausgebildet. Mit dieser Anordnung konnte die perfekte Trennung von Gas von den Flüssiganteilen erreicht werden. Bei entsprechenden Versuchen mit einem genauso groß dimensionierten Ausdampfungsgefäß mit einer An ordnung der Einleitungs- und Austrittsstellen, wie in "Kühlanlagen" von H. Drees (ibid.) gezeigt, wurde festgestellt, daß erhebliche Flüssigkeitsmengen in die Saugleitung gelangten, so daß die Gefahr einer Schädigung des Verdichters bestand. Bei Überführung lediglich kleinerer Flüssigkeitsmengen zusammen mit dem gasförmigen Wärmeübertragungsmittel in den Verdichter verringerte sich zumindest die Arbeitszahl des Gesamtsystems.The evaporation vessel is preferably a horizontally arranged tube with one in the top of the tube essentially in the middle of the tube long introduction and also in the upper area of the raw res arranged essentially adjacent to both pipe ends places trained. With this arrangement, the perfect separation from Gas can be reached from the liquid parts. With appropriate attempts with an evaporation vessel of the same size with an on order of the entry and exit points, as in "cooling systems" by H. Drees (ibid.), it was found that significant amounts of liquid were injected into the Suction line came, so that the risk of damage to the compressor duration. When transferring only small amounts of liquid together with the gaseous heat transfer medium in the compressor decreased at least the labor figure of the overall system.

Das Ausdampfungsgefäß in der beschriebenen Ausbildung kann Außenabmes sungen haben, die außerordentlich gering sind. Ein Bauteil mit geringen Außen abmessungen ist recht einfach herstellbar, so daß relativ geringe Herstellkosten entstehen.The evaporation vessel in the configuration described can have external dimensions have solutions that are extremely small. A component with a small exterior Dimensions are quite easy to manufacture, so that relatively low manufacturing costs arise.

In einer anderen Ausführungsform könnte das Ausdampfungsgefäß auch als scheibenförmiger bzw. zylindrischer Hohlkörper ausgebildet sein, dessen Mittel achse beispielsweise im wesentlichen senkrecht zur Erdoberfläche angeordnet ist. Die Einleitungsstelle für das Wärmeübertragungsmittel würde auch in die sem Fall wiederum im oberen Bereich des Gefäßes liegen, d. h. in der oberen Grundfläche des Zylinders bzw. der Scheibe, und zwar im wesentlichen mittig zu den Seitenkanten des Gefäßes. Beispielsweise könnte das Gefäß eine, ver glichen mit dem Durchmesser der Grundfläche, geringe Höhe haben, oder die Abmessungen der Höhe des Zylinders könnten größer sein als der Durchmes ser der Grundfläche. In diesem Falle wäre die Einleitungsstelle im Kreismittel punkt der oberen Grundfläche zu positionieren. Die Austrittsstellen sind eben falls im oberen Bereich und im wesentlichen benachbart zu den Seitenkanten des Gefäßes anzuordnen. In dieser Ausführungsform könnte eine Vielzahl von Austrittsstellen vorgesehen sein: entweder zwei Öffnungen, die beispielsweise einander gegenüberliegen, oder auch mehr als zwei Öffnungen, die benachbart zur Seitenkante der Grundfläche angeordnet sein könnten. In another embodiment, the evaporation vessel could also be used as be disc-shaped or cylindrical hollow body, the means axis, for example, arranged substantially perpendicular to the earth's surface is. The point of introduction for the heat transfer medium would also be in the sem case again in the upper region of the vessel, d. H. in the top Base of the cylinder or the disk, essentially in the middle to the side edges of the vessel. For example, the vessel could be a ver same with the diameter of the base, have low height, or the Dimensions of the height of the cylinder could be larger than the diameter of the floor area. In this case, the discharge point would be in the middle of the district point of the upper base. The exit points are flat if in the upper area and substantially adjacent to the side edges to arrange the vessel. In this embodiment, a variety of Exit points can be provided: either two openings, for example facing each other, or more than two openings that are adjacent could be arranged to the side edge of the base.

Selbstverständlich können die Einleitungs- und Austrittsöffnungen in allen denk baren Ausführungsformen des Ausdampfungsgefäßes kreisförmig oder ge schlitzt sein oder eine beliebige andere Form aufweisen.Of course, the inlet and outlet openings in all think ble embodiments of the evaporation vessel circular or ge be slotted or have any other shape.

An den Öffnungen sind die Zuleitungen vom Verdampfer und die Ableitungen zum Verdichter angeschlossen. Die an den Austrittsstellen angeschlossenen mindestens zwei Leitungen münden in eine gemeinsame Leitung (Saugleitung), die an den Verdichter angeschlossen ist, oder die Leitungen führen jeweils zu separaten Verdichtern.The supply lines from the evaporator and the discharge lines are at the openings connected to the compressor. The connected at the exit points at least two lines lead into a common line (suction line), which is connected to the compressor, or the lines lead to separate compressors.

Ferner mündet die Einspritzleitung, die vom Drosselventil stammendes Wärme übertragungsmittel führt, in das Ausdampfungsgefäß. Diese Leitung mündet vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zu den Einleitungsstellen der Zuleitungen vom Verdampfer in das Ausdampfungsgefäß. Dadurch wird vermieden, daß das Wärmeübertragungsmittel durch die zusätzliche turbulente Einleitung in das Ausdampfungsgefäß in den beruhigten Zonen unnötigerweise aufgewirbelt wird, so daß wiederum die Gefahr der Überleitung von Flüssigkeitsanteilen in die Saugleitung besteht.Furthermore, the injection line, the heat originating from the throttle valve, opens Transfer medium leads into the evaporation vessel. This line opens preferably in the immediate vicinity of the inlet points for the supply lines from the evaporator into the evaporation vessel. This will prevent that Heat transfer medium through the additional turbulent introduction into the Evaporation vessel is unnecessarily whirled up in the calm zones, so that again the risk of transferring liquid components into the Suction line exists.

Ferner können auch Hindernisse für Flüssigkeitströpfchen, beispielsweise Prall bleche, Gitter oder Siebe, in unmittelbarer Nähe zu den Austrittsstellen im Aus dampfungsgefäß vorgesehen sein. Mit diesen Abscheidern können Flüssig keitströpfchen, die sich noch im Gasstrom vor den Austrittsstellen zu den Saug leitungen befinden, entfernt werden.Obstacles to liquid droplets, for example impact, can also be present Sheets, grids or sieves in the immediate vicinity of the exit points in the out steaming vessel may be provided. With these separators, liquid droplets that are still in the gas flow in front of the outlet points to the suction cables are removed.

Das Ausdampfungsgefäß weist ferner vorzugsweise eine Tauchhülse zur Auf nahme für einen Temperaturfühler auf, der so angebracht ist, daß die Hülse in die Flüssigkeit im Ausdampfungsgefäß hineinragt. Zur Regelung der Füllstands höhe im Ausdampfungsgefäß wird die über das Drosselventil zuströmende Menge des Wärmeübertragungsmittels über den Temperaturfühler gesteuert und danach geregelt. Sinkt der Füllstand im Ausdampfungsgefäß ab, so muß weiteres Wärmeübertragungsmittel nach strömen. Hierzu muß das Drosselventil geöffnet werden. Steigt dagegen die Füllhöhe über einen bestimmten Grenz wert an, so muß das Drosselventil geschlossen werden. The evaporation vessel also preferably has an immersion sleeve took for a temperature sensor that is attached so that the sleeve in the liquid protrudes into the evaporation vessel. To control the level height in the evaporation vessel is the one flowing in via the throttle valve Amount of heat transfer medium controlled by the temperature sensor and then regulated. If the level in the evaporation vessel drops, it must pour in further heat transfer medium. For this, the throttle valve be opened. In contrast, the level rises above a certain limit value, the throttle valve must be closed.

Um diese Funktionen erfüllen zu können, ist zwischen dem in die Tauchhülse eingesetzten Temperaturfühler und dem Drosselventil eine Drucksteuerleitung vorgesehen, über die ein sich im Temperaturfühler über die ermittelte Tempera tur einstellender Gasdruck zum Drosselventil übertragen werden kann. Als Drosselventil kann hierzu ein thermostatisches Regelventil mit innerem und äußerem Druckausgleich eingesetzt werden. Die Drucksteuerleitung wird an den inneren Druckausgleichsraum angeschlossen. An den äußeren Druckaus gleichsraum wird eine weitere Leitung angeschlossen, die in üblicher Weise eine Verbindung zur Zuleitung vom Verdampfer zum Ausdampfungsgefäß her stellt.In order to be able to fulfill these functions, there is between the immersion sleeve used temperature sensor and the throttle valve a pressure control line provided, via which a in the temperature sensor on the determined tempera setting gas pressure can be transferred to the throttle valve. As Throttle valve can be a thermostatic control valve with an internal and external pressure equalization can be used. The pressure control line is on the inner pressure equalization chamber connected. On the outside pressure In the same room, another line is connected in the usual way a connection to the supply line from the evaporator to the evaporation vessel poses.

Steigt das Füllstandsniveau im Ausdampfungsgefäß an, so wird die Hülse mit dem abgekühlten flüssigen Wärmeübertragungsmittel benetzt. Die Temperatur im Temperaturfühler sinkt dadurch ab, so daß der Druck in der Drucksteuerlei tung für das Drosselventil sinkt und damit das Drosselventil schließt. Sinkt dar aufhin die Füllstandshöhe im Ausdampfungsgefäß, so wird die Hülse nicht mehr benetzt, so daß die Temperatur im Temperaturfühler und damit ebenfalls der Druck in der Drucksteuerleitung ansteigt. In der Folge wird daher das Drossel ventil geöffnet, so daß neues Wärmeübertragungsmittel in das Ausdampfungs gefäß einströmen kann.If the level in the evaporation vessel rises, the sleeve will also wetted the cooled liquid heat transfer medium. The temperature in the temperature sensor thereby decreases, so that the pressure in the pressure control line device for the throttle valve drops and the throttle valve closes. Sinks there then the level in the evaporation vessel, the sleeve is no longer wetted, so that the temperature in the temperature sensor and thus also the Pressure in the pressure control line increases. As a result, the choke becomes valve opened so that new heat transfer medium in the evaporation can flow into the vessel.

Zusätzlich ist vorgesehen, daß dem Temperaturfühler Wärme über eine Zulei tung zugeführt wird, indem aus dem Verflüssiger austretendes Wärmeübertra gungsmittel zum Temperaturfühler geleitet wird. Diese Zuleitung ist mit der Au ßenseite der Tauchhülse verbunden. Das über die Zuleitung zum Temperatur fühler zugeführte Wärmeübertragungsmittel wird über eine Rückleitung vom Temperaturfühler zur Einspritzleitung zurückgeführt. Um die Zufuhr von Wärme über die Zuleitung zu regulieren, ist in der Rückleitung vom Temperaturfühler zur Einspritzleitung eine Kapillare vorgesehen. Damit wird die Strömungsge schwindigkeit des Wärmeübertragungsmittels in der Rückleitung und damit auch in der Zuleitung gedrosselt.In addition, it is provided that the temperature sensor heat via a Zulei tion is supplied by exiting heat from the condenser is directed to the temperature sensor. This supply line is with the Au connected on the outside of the immersion sleeve. This via the supply line to the temperature sensor supplied heat transfer medium is via a return line from Temperature sensor returned to the injection line. To the supply of heat To regulate via the supply line is in the return line from the temperature sensor a capillary is provided for the injection line. So that the flow ge speed of the heat transfer medium in the return line and thus also throttled in the supply line.

Durch die kontinuierliche zusätzliche Erwärmung des Temperaturfühlers wird eine sehr empfindliche Messung der Temperatur, Steuerung des Drosselventils und Regelung der Füllstandshöhe im Ausdampfungsgefäß sowie eine kurze Ansprechzeit bei der Messung, Steuerung und Regelung ermöglicht.Due to the continuous additional heating of the temperature sensor a very sensitive measurement of the temperature, control of the throttle valve and control of the level in the evaporation vessel and a short one Response time for measurement, control and regulation enabled.

Ferner weist das Ausdampfungsgefäß vorzugsweise einen zur Zuleitung zum Verdampfer führenden Stutzen auf, in dem sich Wärmeübertragungsmittel an sammeln kann. Durch diesen Stutzen, der ein Reservoir für das Wärmeüber tragungsmittel darstellt, kann ein stabiler Zustand im Gesamtsystem erreicht werden. Beim Anfahren der Anlage schwankt der Füllstand mit flüssigem Wär meübertragungsmittel im Ausdampfungsgefäß nämlich zwischen Extremwerten. Indem dieses Reservoir für flüssiges Wärmeübertragungsmittel vorgesehen ist, kann nicht die Situation eintreten, daß der Verdampfer teilweise oder sogar vollständig trockenläuft. Unter diesen Bedingungen würde sich niemals ein sta biler Zustand einstellen, der durch eine weitgehend konstante Füllmenge des flüssigen Wärmeübertragungsmittels im Ausdampfungsgefäß und eine weit gehend konstante Heiz- bzw. Kühlleistung der Anlage gekennzeichnet ist. Die ses Reservoir ist insbesondere bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Ausdampfungsgefäßes vorteilhaft, da in diesem Fall wegen des geringen Volu mens des Gefäßes nur eine begrenzte Menge an flüssigem Wärmeüber tragungsmittel im Ausdampfungsgefäß zur Verfügung steht.Furthermore, the evaporation vessel preferably has one for the feed line Evaporator leading nozzle in which heat transfer medium can collect. Through this nozzle, which is a reservoir for heat transfer is a stable state in the overall system become. When the system starts up, the level fluctuates with liquid heat Means of transmission in the evaporation vessel namely between extreme values. By providing this reservoir for liquid heat transfer medium, the situation may not arise that the evaporator is partially or even runs completely dry. Under these conditions, there would never be a sta Set the biler state, which is characterized by a largely constant filling quantity of the liquid heat transfer medium in the evaporation vessel and a wide constant heating or cooling capacity of the system is marked. The ses reservoir is particularly in the inventive design of the Evaporation vessel advantageous because in this case because of the low volume only a limited amount of liquid heat carrier is available in the evaporation vessel.

Die dargestellte Anlage kann sowohl für Heizungs- als auch für Kühlzwecke eingesetzt werden. Im ersteren Fall wird Wärme über den Verflüssiger an einen Verbraucher übertragen, während im letzteren Fall Wärme von dem zu kühlen den Gut an das Wärmeübertragungsmittel im Verdampfer übertragen wird.The system shown can be used for both heating and cooling purposes be used. In the former case, heat is transferred to one via the condenser Consumers transfer while cooling heat from the latter the goods are transferred to the heat transfer medium in the evaporator.

Anhand der nachfolgend dargestellten Figur soll die Erfindung näher beschrie ben werden. Es zeigt:The invention is described in more detail with reference to the figure shown below be. It shows:

Fig. 1 Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wär mepumpenkreislaufes. Fig. 1 Schematic representation of a heat pump circuit according to the invention.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Komponenten Verdichter 1, Verflüssiger 2, Drosselventil 5 und Verdampfer 7 dargestellt. Das aus dem Drosselventil aus tretende entspannte Wärmeübertragungsmittel gelangt zuerst in ein Ausdamp fungsgefäß 8. Das Wärmeübertragungsmittel im T-förmigen Abgang 10 des Ausdampfungsgefäßes fließt auf Grund der Schwerkraft in den untenliegenden Eingang des Verdampfers 7 ein. Im Verdampfer vergast (verdampft) das flüssi ge Wärmeübertragungsmittel unter Aufnahme von Wärme entweder zur Küh lung von Kühlgut (Kühlanlage) oder für die Aufnahme von Wärme von einem Wärmereservoir (Heizungsanlage).In Fig. 1, the essential components compressor 1 , condenser 2 , throttle valve 5 and evaporator 7 are shown. The relaxed heat transfer medium emerging from the throttle valve first passes into an evaporation vessel 8 . The heat transfer medium in the T-shaped outlet 10 of the evaporation vessel flows into the inlet of the evaporator 7 below due to gravity. In the evaporator, the liquid heat transfer medium gasifies (evaporates) absorbing heat either for cooling refrigerated goods (cooling system) or for absorbing heat from a heat reservoir (heating system).

Mit hoher Turbulenz versuchen die sich im Verdampfer 7 durch die Verdamp fung bildenden Gasblasen aufwärts in Richtung zum Ausdampfungsgefäß 8 zu strömen. Diese Aufwärtsbewegung des Gasstromes wird durch die Absaugung des Gases aus dem Ausdampfungsgefäß 8 durch den Verdichter 1 über die Saugleitung 13 noch unterstützt.With high turbulence, the gas bubbles forming in the evaporator 7 through the evaporation attempt to flow upward towards the evaporation vessel 8 . This upward movement of the gas flow is further supported by the suction of the gas from the evaporation vessel 8 by the compressor 1 via the suction line 13 .

Das sich immer mehr beschleunigende Gas im Verdampfer 7 reißt auf dem Weg nach oben erhebliche Flüssigkeitsanteile mit sich. Diese gelangen ent gegen der Schwerkraft mit dem Gasstrom in die Zuleitung 15 zum Ausdamp fungsgefäß und dann in das Ausdampfungsgefäß 8 selbst. Dadurch entsteht teilweise ein Kreislauf des Wärmeübertragungsmittels durch das Ausdamp fungsgefäß und den Verdampfer 7.The gas accelerating more and more in the evaporator 7 entrains considerable amounts of liquid on the way up. These pass ent against the force of gravity with the gas flow into the feed line 15 to the evaporation vessel and then into the evaporation vessel 8 itself. This partially results in a circuit of the heat transfer medium through the evaporation vessel and the evaporator 7 .

Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Ausdampfungsgefäßes scheidet sich während dieses Kreislaufes fortwährend vergastes Wärmeübertragungs mittel von der flüssigen Phase ab. Indem das Gemisch von gasförmigem mit flüssigem Wärmeübertragungsmittel mit hoher Geschwindigkeit über die Zulei tung 15 in das Ausdampfungsgefäß einströmt und unmittelbar anschließend zwangsweise umgelenkt wird, findet sehr schnell eine Beruhigung und wir kungsvolle Abtrennung von flüssigem Mittel vom Gas statt. Indem das Gas nur in den beruhigten Zonen an den äußersten Enden des rohrförmigen Gefäßes über die Saugwirkung des Verdichters 1 abgesaugt wird, gelangt keine den Verdichter schädigende Flüssigkeit in die Absaugleitungen 11 und 12.Due to the inventive design of the evaporation vessel continuously gasified heat transfer medium separates from the liquid phase during this cycle. By the mixture of gaseous and liquid heat transfer medium flows at high speed via the feed line 15 into the evaporation vessel and is then immediately diverted, calming takes place very quickly and we efficiently separate liquid medium from the gas. By sucking off the gas only in the calmed zones at the outermost ends of the tubular vessel via the suction effect of the compressor 1 , no liquid damaging the compressor gets into the suction lines 11 and 12 .

Das vom Verdampfer kommende Gas/Flüssigkeitsgemisch wird über die Lei tung 15 an der Einleitungsstelle 22 in das Ausdampfungsgefäß eingeleitet. Das Gemisch wird in dieser bevorzugten Ausführungsform von oben in das Aus dampfungsgefäß eingeleitet, wobei die Stelle ungefähr in der Mitte des rohrför migen Gefäßes angeordnet ist. Dadurch wird das schnell und turbulent strö mende Medium innerhalb des Rohres in die zwei Richtungen entlang der Achse des rohrförmigen Körpers umgelenkt. Bereits durch die Umlenkung in zwei Richtungen beruhigt sich die Strömung.The gas / liquid mixture coming from the evaporator is introduced via the line 15 at the introduction point 22 into the evaporation vessel. In this preferred embodiment, the mixture is introduced from above into the vaporization vessel, the location being arranged approximately in the middle of the tubular vessel. As a result, the rapidly and turbulently flowing medium inside the tube is deflected in the two directions along the axis of the tubular body. The flow calms down just by turning it in two directions.

An den beiden Enden des Rohres sind jeweils im oberen Bereich an den Aus trittsstellen 23 und 24 Ableitungen angeschlossen, über die ausschließlich das gasförmige Medium abgezogen wird.At the two ends of the tube, in each case in the upper area at the exit points 23 and 24, leads are connected, via which only the gaseous medium is drawn off.

Indem das Gemisch nach dem Eintritt in das Ausdampfungsgefäß in zwei Rich tungen umgelenkt wird, vergrößert sich auf dem Strömungsweg der vom Ge misch durchquerte Gesamtquerschnitt. Dadurch findet bereits nach kurzem zurückgelegtem Weg eine Beseitigung der Turbulenzen statt.After the mixture has entered the evaporation vessel in two directions is redirected, increases on the flow path of the Ge mixed cross-section. This takes place after a short time the turbulence is eliminated.

Durch die Verdampfung des Wärmeübertragungsmittels im Verdampfer sinkt die Menge des im Ausdampfungsgefäß enthaltenen Mittels fortwährend ab. Fehlende Flüssigkeit wird über ein herkömmliches thermostatisches Drossel- (Einspritz)ventil 5 nachgegeben. Zur Niveauregelung der Flüssigkeit im Aus dampfungsgefäß ist ein Temperaturfühler 20 in einer Tauchhülse 9 für das Drosselventil 5 vorgesehen. Derartige Temperaturfühler werden auch bei be kannten Wärmepumpenkreisläufen eingesetzt. In diesen Fällen wird der Tem peraturfühler jedoch am Ende des Verdampfers am Saugrohr montiert, um das Drosselventil bei steigender Erwärmung bzw. Überhitzung (Kältmittelmangel) weiter zu öffnen. Allerdings ergeben sich bei dieser bekannten Anordnung Re gelungsprobleme, insbesondere eine sich einstellende Hysterese im Regel verhalten.Due to the evaporation of the heat transfer medium in the evaporator, the amount of the medium contained in the evaporation vessel decreases continuously. Missing liquid is given via a conventional thermostatic throttle (injection) valve 5 . For level control of the liquid in the evaporation vessel, a temperature sensor 20 is provided in an immersion sleeve 9 for the throttle valve 5 . Such temperature sensors are also used in known heat pump circuits. In these cases, however, the temperature sensor is mounted on the intake manifold at the end of the evaporator in order to open the throttle valve further as the temperature rises or overheats (lack of refrigerant). However, this known arrangement results in re gulation problems, in particular a hysteresis which generally occurs.

Dagegen steht der Temperaturfühler 20 in der erfindungsgemäßen Anordnung in thermischem Kontakt mit der Flüssigkeit im Ausdampfungsgefäß 8. Zur Stabi lisierung des Regelverhaltens fließt in der Zuleitung 18 vom Verflüssiger 2 über den Sammler 3 kommendes flüssiges warmes Wärmeübertragungsmittel zum Temperaturfühler. Nachdem das flüssige Wärmeübertragungsmittel durch die Zuleitung an der Hülse 9 des Temperaturfühlers vorbeigeführt worden ist, ge langt es in eine Rückleitung 19 und gelangt schließlich in die das Drosselventil 5 mit dem Ausdampfungsgefäß 8 verbindende Einspritzleitung 17. Die zum Flie ßen in den Leitungen 18 und 19 erforderliche Druckdifferenz rührt von dem durch den Verdichter 1 geschaffenen Druckunterschied her.In contrast, the temperature sensor 20 in the arrangement according to the invention is in thermal contact with the liquid in the evaporation vessel 8 . To stabilize the control behavior flows in the supply line 18 from the condenser 2 via the collector 3 coming liquid warm heat transfer medium to the temperature sensor. After the liquid heat transfer medium has been passed through the supply line to the sleeve 9 of the temperature sensor, it reaches a return line 19 and finally reaches the injection line 17 connecting the throttle valve 5 with the evaporation vessel 8 . The pressure difference required to flow in the lines 18 and 19 stems from the pressure difference created by the compressor 1 .

Um die durch die Zuleitung 18 fließende Menge des Wärmeübertragungsmittels zu begrenzen, ist zwischen der Rückleitung 19 und der Einspritzleitung 17 eine zusätzliche Kapillare 6 montiert, deren Dimensionierung gerade so gewählt wird, daß eine bestimmte Menge des Wärmeübertragungsmittels durch die Lei tungen 18 und 19 fließt und damit eine bestimmte Wärmemenge am Tempera turfühler zur Verfügung steht.In order to limit the amount of heat transfer medium flowing through the supply line 18 , an additional capillary 6 is mounted between the return line 19 and the injection line 17 , the dimensions of which are chosen such that a certain amount of the heat transfer medium flows through the lines 18 and 19 and so that a certain amount of heat is available at the temperature sensor.

Über eine Drucksteuerleitung 21 wird der sich im Temperaturfühler einstellende Gasdruck auf das Drosselventil 5 übertragen. Zum äußeren Druckausgleich ist zusätzlich eine Druckausgleichsleitung 16 für das Drosselventil 5 vorgesehen, die den Druck am Ausgang des Verdampfers 7 an das Drosselventil weitergibt.The gas pressure established in the temperature sensor is transmitted to the throttle valve 5 via a pressure control line 21 . For external pressure compensation, a pressure compensation line 16 is additionally provided for the throttle valve 5 , which transfers the pressure at the outlet of the evaporator 7 to the throttle valve.

Die beschriebene Anordnung des Kälte- oder Wärmepumpenkreislaufes arbei tet in allen - auch extremen - Temperaturbereichen problemlos, ohne daß eine Überhitzung des Verdampfers 7 eingestellt werden muß. Durch die ständige Überfüllung aller Verdampferrohre und durch die hohe Turbulenz in den Ver dampferrohren wird auch der Wärmeübertragungswert des Verdampfers erheb lich verbessert. Indem die erfindungsgemäße Ausführungsform für die Zu- und Ableitung von Wärmeübertragungsmittel am Ausdampfungsgefäß angewendet wird, kann zudem mit höherem Feuchtegehalt des aus dem Verdampfer aus tretenden Wärmeübertragungsmittels gearbeitet werden, da die Gefahr des Durchbrechens von schädlicher Flüssigkeit über die Saugleitung zum Verdichter minimiert ist. The described arrangement of the refrigeration or heat pump circuit works tet in all - even extreme - temperature ranges without problems, without overheating of the evaporator 7 must be set. Due to the constant overfilling of all evaporator tubes and the high turbulence in the evaporator tubes, the heat transfer value of the evaporator is also significantly improved. By using the embodiment according to the invention for the supply and discharge of heat transfer medium to the evaporation vessel, it is also possible to work with a higher moisture content of the heat transfer medium emerging from the evaporator, since the risk of harmful liquid breaking through the suction line to the compressor is minimized.

BezugszeichenlisteReference list

11

Verdichter
compressor

22nd

Verflüssiger
Condenser

33rd

Sammelgefäß
Collecting vessel

44th

Trockner für das Wärmeübertragungsmittel
Dryer for the heat transfer medium

55

Drosselventil
Throttle valve

66

Kapillare
capillary

77

Verdampfer
Evaporator

88th

Ausdampfungsgefäß
Evaporation vessel

99

Hülse für den Temperaturfühler Sleeve for the temperature sensor

2020th

1010th

Abgang des Ausdampfungsgefäßes Evacuation vessel outlet

88th

1111

Ableitung zum Verdichter Discharge to the compressor

11

1212th

Ableitung zum Verdichter Discharge to the compressor

11

1313

Saugleitung zum Verdichter Suction line to the compressor

11

1414

Zuleitung zum Verdampfer Supply to the evaporator

77

1515

Zuleitung zum Ausdampfungsgefäß Supply line to the evaporation vessel

88th

1616

Druckausgleichsleitung für das Drosselventil Pressure compensation line for the throttle valve

55

1717th

Einspritzleitung
Injection line

1818th

Zuleitung zum Temperaturfühler Supply to the temperature sensor

2020th

1919th

Rückleitung vom Temperaturfühler Return line from the temperature sensor

2020th

Temperaturfühler
Temperature sensor

2121

Drucksteuerleitung für das Drosselventil Pressure control line for the throttle valve

55

2222

Einleitungsstelle für die Zuleitung Introductory point for the supply line

1515

zum Ausdampfungsgefäß to the evaporation vessel

88th

2323

Austrittsstelle für die Ableitung Exit point for the derivation

1111

2424th

Austrittsstelle für die Ableitung Exit point for the derivation

1212th

Claims

1. Kälte- oder Wärmepumpenkreislauf zum Einsatz in Kühl- oder Heizungsanla gen mit

a. mindestens einem Drosselventil,
b. mindestens einem Verdampfer,
c. mindestens einem Verdichter,
d. mindestens einem Verflüssiger und
e. mindestens einem Ausdampfungsgefäß zur Aufnahme von im Kälte- oder Wärmepumpenkreislauf enthaltenem flüssigem und von gasförmi gem Wärmeübertragungsmittel, das sowohl in das Drosselventil und den Verdampfer verbindende Leitungen als auch in den Verdampfer und den Verdichter verbindende Leitungen geschaltet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß Einleitungsstellen (22), an denen Leitungen (15) zur Führung von Wärmeübertragungsmittel vom Verdampfer (7) zum Ausdamp fungsgefäß (8) angeschlossen sind, und Austrittsstellen (23, 24), an denen Lei tungen (11, 12) zur Führung von Wärmeübertragungsmittel vom Ausdampfungs gefäß zum Verdichter (1) angeschlossen sind, am Ausdampfungsgefäß vor gesehen und diese Stellen (22, 23, 24) voneinander beabstandet und am Aus dampfungsgefäß so angeordnet sind, daß sich zwischen ihnen Strömungswege für das Wärmeübertragungsmittel im Ausdampfungsgefäß ausbilden können und der von gasförmigem Wärmeübertragungsmittel ausfüllbare Gesamtquer schnitt auf den Strömungswegen von den Einleitungsstellen zu den Austritts stellen hin zunimmt, so daß an den Austrittsstellen ausschließlich gasförmiges Wärmeübertragungsmittel austreten kann.1. Cooling or heat pump circuit for use in cooling or heating systems with

a. at least one throttle valve,
b. at least one evaporator,
c. at least one compressor,
d. at least one condenser and
e. at least one evaporation vessel for receiving liquid and gaseous heat transfer medium contained in the refrigeration or heat pump circuit, which is connected both in the throttle valve and the evaporator connecting lines and in the evaporator and the compressor connecting lines,

characterized in that inlet points ( 22 ) at which lines ( 15 ) for guiding heat transfer medium from the evaporator ( 7 ) to the evaporation vessel ( 8 ) are connected, and outlet points ( 23 , 24 ) at which lines ( 11 , 12 ) for guiding heat transfer medium from the evaporation vessel to the compressor ( 1 ) are connected to the evaporation vessel before and these locations ( 22 , 23 , 24 ) are spaced apart and are arranged on the evaporation vessel so that flow paths for the heat transfer medium form in the evaporation vessel between them can and the fillable by gaseous heat transfer medium total cross-section on the flow paths from the introduction points to the outlet points increases, so that only gaseous heat transfer medium can escape at the outlet points.

2. Kälte- oder Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Ausdampfungsgefäß (8) als horizontal angeordnetes Rohr mit einem im oberen Bereich des Rohres im wesentlichen in der Mitte der Rohrlän ge angeordneter Einleitungsstelle (22) und ebenfalls im oberen Bereich des Rohres im wesentlichen benachbart zu beiden Rohrenden angeordneten Aus trittsstellen (23, 24) ausgebildet ist.2. refrigeration or heat pump circuit according to claim 1, characterized in that the evaporation vessel ( 8 ) as a horizontally arranged tube with an in the upper region of the tube substantially in the middle of the Rohrlän ge arranged discharge point ( 22 ) and also in the upper region of the Tube substantially adjacent to both tube ends arranged from exit points ( 23 , 24 ) is formed.

3. Kälte- oder Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die an den Austrittsstellen (23, 24) angeschlossenen Leitungen (11, 12) in eine gemeinsame Saugleitung (13) münden, die an den Verdichter (1) an geschlossen ist.3. refrigeration or heat pump circuit according to claim 2, characterized in that the at the outlet points ( 23 , 24 ) connected lines ( 11 , 12 ) open into a common suction line ( 13 ) which is closed to the compressor ( 1 ) .

4. Kälte- oder Wärmepumpenkreislauf nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Drosselventil (5) mit dem Aus dampfungsgefäß (8) verbindende Einspritzleitung (17) in unmittelbarer Nähe zu den Einleitungsstellen (22) in das Ausdampfungsgefäß (8) mündet.4. refrigeration or heat pump circuit according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the throttle valve ( 5 ) with the evaporation vessel ( 8 ) connecting injection line ( 17 ) in close proximity to the introduction points ( 22 ) in the evaporation vessel ( 8 ) flows.

5. Kälte- oder Wärmepumpenkreislauf nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß Hindernisse für Flüssigkeitströpfchen, bei spielsweise Prallbleche, in unmittelbarer Nähe zu den Austrittsstellen (23, 24) im Ausdampfungsgefäß (8) vorgesehen sind.5. refrigeration or heat pump circuit according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that obstacles for liquid droplets, for example baffle plates, are provided in the immediate vicinity of the outlet points ( 23 , 24 ) in the evaporation vessel ( 8 ).