JP2011511241A - System for evaporating and heat pump, apparatus and method for removing gas from system - Google Patents
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Abstract
第２の異なる気体を含むシステム（２）から第１の気体を除去する装置であって、その装置は、前記第１の気体を収集するための収集槽（１０）を含み、前記収集槽（１０）は、前記収集槽に前記第１の気体を入れるための可変的な入口開口部（５）を含み、前記入口開口部は、前記システムと連通され、そして、前記収集槽（１０）から前記第１の気体を逃がすための可変的な出口開口部（４）を含み、前記可変的な出口開口部は、前記システムと連通されえない、前記収集槽（１０）と、前記収集槽（１０）の範囲内における圧力を発生させるための手段（１）であって、それは、前記可変的な出口開口部の外の大気の圧力よりも高く、前記入口開口部（５）および前記出口開口部（４）は、前記収集槽（１０）における圧力が前記大気における圧力よりも高い場合である排出モードにおいて、前記入口開口部（５）が、前記出口開口部（４）よりも高い流体抵抗を有するように実装され、前記第２の気体が、前記出口開口部（４）を介して前記収集槽（１０）から出力しうるように実装され、そして、収集モードにおいて、前記出口開口部（４）が、前記入口開口部（５）よりも高い流体抵抗を有するように実装される。
【選択図】図１An apparatus for removing a first gas from a system (2) comprising a second different gas, the apparatus comprising a collection tank (10) for collecting said first gas, said collection tank ( 10) includes a variable inlet opening (5) for introducing the first gas into the collection tank, the inlet opening being in communication with the system and from the collection tank (10) The collection tank (10), the collection tank (10) including a variable outlet opening (4) for allowing the first gas to escape, the variable outlet opening being unable to communicate with the system; Means (1) for generating a pressure within the range of 10), which is higher than the pressure of the atmosphere outside the variable outlet opening, the inlet opening (5) and the outlet opening The part (4) is configured so that the pressure in the collection tank (10) In the discharge mode, where the pressure is higher than the pressure in the outlet opening (5), the inlet opening (5) is mounted to have a higher fluid resistance than the outlet opening (4), and the second gas is connected to the outlet opening. It is mounted to be able to output from the collection tank (10) via the part (4), and in the collection mode, the outlet opening (4) has a higher fluid resistance than the inlet opening (5). To be implemented.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、異なる気体を処理することに関し、特に第２の異なる気体を含むシステムから第１の気体を除去することに関する。 The present invention relates to treating different gases, and in particular to removing a first gas from a system that includes a second different gas.
特定の気体を含むシステムのための１つの実施例は、熱ポンプの蒸発器である。熱ポンプにおいて、作用する液体は、圧力および温度のそれぞれの組合せによって、作用する蒸気に変化される。従って、多くの場合、合成流体が、作用する液体として使用される。また一方、国際公開第２００７／１１８４８２号において示されるように、熱ポンプが作用する液体として、水によって作用するものが存在する。作用する液体としての水を有するそのような熱ポンプにおいて、例えば、地球コレクター（ｅａｒｔｈ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）または地球ボーラー（ｅａｒｔｈ ｂｏｒｅｒ）によって加熱される、例えば、サイクルにおいて循環している地下水、海水または水は、一般的に小さい圧力において、例えば、１２℃の温度で蒸発される。低圧において存在する低温を有する水蒸気は、圧縮器の手段によって圧縮され、それによって、温度及び圧力のいずれもが増加する。暖かい圧縮された水蒸気は、液化器において再び水に変化される。ここで、作用する液体は、液化器において加熱され、このエネルギーは、建物の暖房のような熱サイクルに供給されうる。 One example for a system containing a specific gas is a heat pump evaporator. In a heat pump, the working liquid is changed into working vapor by a respective combination of pressure and temperature. Thus, in many cases, a synthetic fluid is used as the working liquid. On the other hand, as shown in International Publication No. 2007/118482, there is a liquid acting on a heat pump that acts on water. In such a heat pump with water as the working liquid, for example, ground water, sea water or water circulating in a cycle, heated by, for example, an earth collector or earth borer, Generally, it is evaporated at a low pressure, for example at a temperature of 12 ° C. Water vapor having a low temperature present at low pressure is compressed by means of a compressor, thereby increasing both temperature and pressure. Warm compressed water vapor is converted back to water in the liquefier. Here, the working liquid is heated in a liquefier and this energy can be supplied to a thermal cycle such as heating a building.
蒸発器が実際に所望の蒸気または所望の気体のみを含む場合に、熱ポンプの効率が最も高いことが明らかとなっている。そして、それは特定の圧力／温度比率に関して特定の要件を要求している。もし、熱ポンプが、水と異なる作用する液体によって作動される場合、実際に正確にこの作用する液体の蒸気だけが蒸発器に存在するときに、最高の効率が結果として得られるだけである。水が、作用する液体として使用される場合、類似の状況がある。この場合、単に水蒸気だけが蒸発器の中に存在するときに、効率的な熱ポンプは最も良い。いかなる方法においても生ずる「外部気体」の浸透は、それ故、熱ポンプの効率に対して好ましくなく、このように減らされなければならないか、または完全に防止されなければならない。 It has been found that the efficiency of the heat pump is highest when the evaporator actually contains only the desired vapor or the desired gas. And it requires specific requirements for specific pressure / temperature ratios. If the heat pump is operated with a working liquid different from water, the highest efficiency is only obtained when in fact only exactly this working liquid vapor is present in the evaporator. There is a similar situation when water is used as the working liquid. In this case, an efficient heat pump is best when only water vapor is present in the evaporator. The permeation of “external gas” that occurs in any way is therefore undesirable for the efficiency of the heat pump and must be reduced in this way or completely prevented.
外部気体の浸透を最小化するための１つの選択は、例えば、真空の下で熱ポンプを作動することである。これは、解決されうる技術的な実行可能性について対応する困難さと関係している。しかしながら、高い財政的な効果を生じうる。しかしながら、高い効果がなされるときでも、外部気体の溶け込みは完全に防止することができない。常に、ガスケットや他のプラスチック材料は古くなると、孔が形成される。上述のように、材料自体が防水の場合であっても、一般に材料全体の気体の拡散が存在する。 One option for minimizing external gas permeation is, for example, to operate the heat pump under vacuum. This is associated with corresponding difficulties in technical feasibility that can be solved. However, it can have a high financial effect. However, even when a high effect is achieved, it is not possible to completely prevent the external gas from dissolving. At all times, as gaskets and other plastic materials age, holes are formed. As described above, even when the material itself is waterproof, there is generally gas diffusion throughout the material.
それ故、外部気体の溶け込みを回避するための効果は任意に増加されうるが、外部気体の浸透を完全に回避することができない。それ故、第２の問題として、それらがシステムの範囲内で存在するときに、外部気体がどの様に取り扱われることになっているかという問題がある。その後、外部気体は、再びともかく蒸発器から取り出されなければならない。例えば、外部気体は、システムから集められることができて、ポンプされうる。しかしながら、熱ポンプは蒸発器に存在する圧力が大気圧と大きく異なるという方法で、たいてい作動されるので、システムからの外部大気からのポンピングは、低圧から高圧で起こる。例えば、作用する液体としての水によって作動している熱ポンプが考慮される場合、外部気体が、１０ｍｂａｒの圧力を有し、１ｂａｒの大気圧に対して逆らってポンプされなければならないという場合が発生されうる。非常に強力なポンプが、これのために必要であることは明らかである。そして、それは、少ない排出量のみを扱わなければならないが、極度の高圧差を克服しなければならない。 Therefore, the effect for avoiding the penetration of the external gas can be increased arbitrarily, but the penetration of the external gas cannot be completely avoided. Therefore, a second problem is how external gases are to be handled when they are present within the system. Thereafter, the external gas must be removed from the evaporator anyway. For example, external gas can be collected from the system and pumped. However, since heat pumps are usually operated in such a way that the pressure present in the evaporator is very different from atmospheric pressure, pumping from the external atmosphere from the system occurs from low pressure to high pressure. For example, if a heat pump operating with water as the working liquid is considered, it may happen that the external gas has a pressure of 10 mbar and must be pumped against an atmospheric pressure of 1 bar. Can be done. It is clear that a very powerful pump is necessary for this. And it must handle only small emissions, but it must overcome extreme high pressure differences.
それ故、高圧差が、システムの外側の圧力を指す蒸発器における作用する圧力と大気圧との間に存在する熱ポンプにおいて、外部気体の溶け込みを回避する問題を含む一方、他方で、以前にそれらが溶け込んでいるシステムから外部気体を除去することは、非常に高価であり、高コストでもある。 Therefore, the high pressure differential involves the problem of avoiding external gas penetration in the heat pump that exists between the working pressure in the evaporator, which refers to the pressure outside the system, and atmospheric pressure, while on the other hand, Removing external gases from the system in which they are dissolved is very expensive and expensive.
他方で、化石燃料に対する高値を考慮すると、熱ポンプの市場は、ますます増加する。これは、この市場における競争が増加させた効果を有する。熱ポンプの市場の重要な部分は、たいてい極めて価格を意識している民家の領域に存在するので、熱ポンプシステムが提供されうるかの最終的な価格は、市場において支持されるかどうかに関して過小評価されない要因である。 On the other hand, considering the high prices for fossil fuels, the market for heat pumps is increasing. This has the effect of increased competition in this market. Since an important part of the heat pump market is usually in the area of private homes that are extremely price conscious, the final price of whether a heat pump system can be offered is underestimated as to whether it will be supported in the market This is not a factor.
効率的、かつ強固な外部気体を除去するための概念を提供することが、本発明の目的である。 It is an object of the present invention to provide a concept for efficient and strong external gas removal.
この目的は、請求項１に記載のシステムから第１の気体を除去するための装置、請求項１２に記載の蒸発するシステム、請求項１６に記載の熱ポンプ、請求項１７に記載のシステムから第１の気体を除去するための方法、または請求項１８に記載のコンピュータプログラムによって達成される。
The object is from an apparatus for removing a first gas from a system according to
本発明は、外部気体のためのチャンバ槽の入口開口部および出口開口部の特有の設計による知見に基づく。そして、それは、可変的な方法により実装され、そして、収集槽における圧力を生成するための特定の手段を提供することによって、圧力は、収集槽内における第２のガスを生成することによって増加され、システムから外部気体を除去するための効率および強固な対策が得られる。システムにおける圧力より高い、収集槽における圧力での外部気体のための入口開口部を閉じることによって、その後、通常は、さらにより高い圧力で入口開口部を開けて、これらの外部気体は、収集槽から排出される。外部気体のこの「排出」は、圧力を発生させるための手段によって生成された第２の気体の手段によって起こる。ここで、第２の気体は、主にシステムを満たす同じ気体である。 The present invention is based on the knowledge of the unique design of the inlet and outlet openings of the chamber vessel for the external gas. And it is implemented in a variable way, and by providing a specific means for generating pressure in the collection tank, the pressure is increased by generating a second gas in the collection tank. Efficient and robust measures for removing external gases from the system are obtained. By closing the inlet openings for external gases at a pressure in the collection tank, which is higher than the pressure in the system, then usually opening the inlet openings at a much higher pressure, these external gases are collected in the collection tank. Discharged from. This “exhaust” of the external gas occurs by means of a second gas generated by the means for generating pressure. Here, the second gas is the same gas that mainly fills the system.
従って、外部気体は、収集槽内において閉じ込められる。その後、収集槽が空にされる場合に、入口開口部は閉じられる。その後、収集槽における圧力は、収集槽内における第２の気体の生成によって増加する。それまで、出口開口部は開かれる。その後、収集槽は、第２の気体の手段によって、実際に、「流れ出（ｆｌｕｓｈｅｄ ｆｒｅｅ）される」。ここで、この「流れ出ること（ｆｌｕｓｈｉｎｇ ｏｕｔ）」は、より効率的で、かつより早く、収集槽におけるより高い圧力は、大気圧と比較される。そして、出口開口部が開いた場合、収集槽から大気へ速い圧力緩和が起こる。通常、収集槽における圧力が、大気圧より高い値に落ちている場合、出口開口部は、再び閉じて、入口開口部は開かれうる。 Accordingly, the external gas is confined in the collection tank. The inlet opening is then closed when the collection tank is emptied. Thereafter, the pressure in the collection tank increases due to the generation of the second gas in the collection tank. Until then, the outlet opening is opened. Thereafter, the collection tank is actually “flushed free” by means of a second gas. Here, this “flushing out” is more efficient and faster, and the higher pressure in the collection tank is compared to atmospheric pressure. And when an exit opening part opens, quick pressure relaxation occurs from a collection tank to air | atmosphere. Normally, if the pressure in the collection tank drops to a value above atmospheric pressure, the outlet opening can be closed again and the inlet opening can be opened.
収集槽において存在している残りの圧力は、第２の気体を出力することによって、システムに関連して補充される。そして、それは、圧力を発生させるための手段によって発生して、大気の方へ排出されることなく、水蒸気としてシステム自体の中へ、収集槽において残っている。しかしながら、これは、問題を含まない、なぜなら、第２の気体は、蒸発器の作用する気体に関連して外部気体に存在せず、「所望の気体」であるからである。外部気体を受けるための収集槽を準備するために必要とされる蒸発している空間に、収集槽を緩和させることがプロセスを示す。そして、それは、蒸発器における一般の蒸発プロセスに対して害とはならず、協同する。排出過程が起こった後、収集槽から蒸発器への水蒸気の出力は蒸発プロセスをサポートする。そして、それはいずれにしろ平行して実行する。緩和によってリリースされるまだ既存のエネルギーが大気に出力されず、プロセスそれ自身のままであるという点で、これも有利である。 The remaining pressure present in the collection tank is replenished in connection with the system by outputting a second gas. It is then generated by means for generating pressure and remains in the collection tank as water vapor into the system itself without being discharged towards the atmosphere. However, this is not a problem because the second gas is not present in the external gas in relation to the gas on which the evaporator acts, but is the “desired gas”. Relaxing the collection tank to the vaporizing space needed to prepare the collection tank for receiving external gas represents the process. And it does not harm the general evaporation process in the evaporator and cooperates. After the discharge process has taken place, the output of water vapor from the collection tank to the evaporator supports the evaporation process. And it runs in parallel anyway. This is also advantageous in that the existing energy released by the relaxation is not output to the atmosphere and remains the process itself.
熱ポンプにおける適用の範囲内で、特に、これは大きな効果である。なぜなら、抽出された熱エネルギーに浪費された電気エネルギーの最小限の比率を得るためにできるだけ低く内部損失を熱ポンプに保つ活動が常にあるからである。 Within the scope of application in heat pumps, in particular, this is a great effect. This is because there is always an activity to keep the heat loss as low as possible in the heat pump in order to obtain a minimal ratio of wasted electrical energy to extracted heat energy.
本発明の好ましい実施例は、添付図面に関して後述する。それらは、以下に示す。 Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings. They are shown below.
図１は、第２の異なる気体を含むシステムから第１の気体を除去する装置を示す。ここで、システムは、２によって示される。装置は、特に、第１の気体を集めるための収集槽１０を含む。ここで、第１の気体は「外部気体」とも呼ばれる。その一方で、第２の異なる気体は「有用な気体」とも呼ばれる。さらに、収集槽１０は、収集槽の中に、外部気体を意味する第１の気体を入れるための可変的な入口開口部５を含む。さらに、収集槽１０は、収集槽から、外部気体を意味する第１の気体を逃すための可変的な出口開口部４を含む。ここで、可変的な出口開口部は、収集槽と連通しない。しかしながら、可変的な入口開口部は、システムと連通される。
FIG. 1 shows an apparatus for removing a first gas from a system containing a second different gas. Here, the system is indicated by 2. The apparatus comprises in particular a
さらに、外部気体を除去する装置は、収集槽の圧力を発生させるための手段１を含む。そして、それは、システム２の圧力より高い。特に、圧力を発生させるための手段１は、収集槽において有用な気体を意味する第２の気体を生成することによって収集槽の圧力を増加させるために実装される。
Furthermore, the device for removing external gas comprises means 1 for generating the pressure in the collection tank. And it is higher than the pressure of the
後述される好ましい実施例において、圧力を発生させるための手段１は、有用な気体を意味する第２の気体が存在する収集槽１０において存在する液体の中に配置されるヒーターを含む。圧力を発生させるための手段１は、制御部９に接続される。実装に応じて、制御部９は、特定のイベント、または特定の決定されたかもしくは決定されていない方策に応じて、周期的に圧力を発生させるための手段１を起動させるために実装される。さらに、図１の点の制御線で示すように、制御部９は、アクティブに出口開口部４および入口開口部５を制御するために実装される必要がある。しかしながら、出口開口部４および入口開口部５は、受動的に作動するために実装されうる。そして、それを単に圧力変動または圧差だけによる手段が、高圧を有する側および低圧を有する側との間に、開口部またはこれらの開口部の通気口に適用される。
In the preferred embodiment described below, the
それ故、システムから第１の気体を除去する装置は、入口開口部が閉じて、そして出口開口部が開いている排出モードを有する。その開口部は、完全に開閉される必要がない点に留意する必要がある。その代わりに、排出モードが実行されている場合、入口開口部が、出口開口部よりも高い流体抵抗を有することで十分である。状況は、収集モードにおいても同様である。収集モードにおいて、入口開口部が開いており、そして、出口開口部は閉じられうる。ここで、また、必ずしも完全な状態が、主流であるという必要があるわけではない。収集モードにおいて、出口開口部が、入口開口部よりも高い流体抵抗を有することは、十分である。排出モードにおいて、流体抵抗は、出口開口部に流体が存在している場合、流体が、入口開口部からシステムに排出しなければならない場合と比較して、収集槽における流体がより低い流体抵抗を克服しなければならないことを意味する。収集モードにおいて、流体抵抗は、気体が大気から出口開口部を介して入らなければならない場合と比較して、収集槽におけるシステムからの第２の気体が、より小さい流体抵抗を克服しなければならないことを意味する。このことにより、外部気体が収集槽において収集されることを確実にする。そして、それは、大気からではなくシステムから大部分がもたらされる。前に議論されたように、入口開口部および出口開口部は、完全に閉じられたり、開かれたりされる必要はない。収集槽の排出する過程は、所望する度に繰り返されるので、気体は完全時除去されることが決定的でもない。それゆえに、排出過程が完全に成功していない場合、排出過程は、単に１回または数回繰り返される。ここで、制限は、単に、供給される必要のある、圧力を発生させることが十分な第２の気体を生成する手段、または第２の気体を生成するための必要なエネルギーの能力にすぎない。 Therefore, the device for removing the first gas from the system has a discharge mode in which the inlet opening is closed and the outlet opening is open. It should be noted that the opening need not be fully opened and closed. Instead, it is sufficient that the inlet opening has a higher fluid resistance than the outlet opening when the discharge mode is being performed. The situation is similar in the collection mode. In the collection mode, the inlet opening is open and the outlet opening can be closed. Here, it is not always necessary that the complete state is mainstream. In the collection mode, it is sufficient that the outlet opening has a higher fluid resistance than the inlet opening. In drain mode, the fluid resistance is such that when fluid is present at the outlet opening, the fluid in the collection tank has a lower fluid resistance compared to when the fluid must drain from the inlet opening to the system. It means you have to overcome. In the collection mode, the fluid resistance is such that the second gas from the system in the collection tank must overcome the smaller fluid resistance as compared to the case where the gas must enter from the atmosphere via the outlet opening. Means that. This ensures that external gas is collected in the collection tank. And it comes mostly from the system, not from the atmosphere. As previously discussed, the inlet and outlet openings need not be completely closed or opened. The process of draining the collection tank is repeated as often as desired, so it is not critical that the gas be completely removed. Therefore, if the discharge process is not completely successful, the discharge process is simply repeated once or several times. Here, the limitation is simply a means of generating a second gas that needs to be supplied, sufficient to generate pressure, or the ability of energy required to generate the second gas. .
図２は、システムから第１の気体を生成するための装置の好ましい実施例を示す。図２の図示した実施例において、蒸発器において作用する液体は水であり、そして、作用する液体は、１１によって示される蒸発器における特定のレベルにおいて存在する。レベル１１よりも下位で水は存在し、一方、レベル１１より上位で水蒸気が存在する。入口開口部５は、フラップまたは逆止め弁としてそれぞれ実装され、ここで、出口開口部４は、安全弁として実装される。
FIG. 2 shows a preferred embodiment of an apparatus for generating a first gas from the system. In the illustrated embodiment of FIG. 2, the working liquid in the evaporator is water, and the working liquid is present at a particular level in the evaporator, indicated by 11. Water is present below level 11, while water vapor is present above level 11. The
熱源１において水分量１１を貯蔵される収集槽が配置されるように、収集槽が設計される。図２の実施例において、熱源は、収集槽において圧力を生成する手段を実装する。なぜなら、水分量１１における水が温められた場合、第２の気体を意味する水蒸気が収集槽において生ずるからである。このことにより、圧力は、収集槽１０において上昇する。そして、出口開口部が閉じられたとき、それは、ある時点で、そのフラップ５または逆止め弁のそれぞれに作用を与える。そうすると、水蒸気は、収集槽からシステムに漏れえない、なぜなら、出口開口部が閉じられるからである。しかしながら、収集槽における圧力が安全弁の表示値までさらに上昇すると、同時に、出口開口部が開く。例えば、大気圧が１ｂａｒの場合、安全弁は、１ｂａｒを超える圧力、例えば、１．１〜１．５ｂａｒまたは２ｂａｒの場合において開くように実装される。例えば、弁が、ちょうど大気圧より上で開くと、その結果、気体は、大気から侵入されない。十分な水が、熱源１によって蒸発し、収集槽における圧力が安全弁４のトリガー圧力まで上昇するとすぐに、安全弁は開き、そして、収集槽と大気との間の比較的早い圧力緩和が生じる。これは、収集槽における外部気体と混ざった水蒸気が安全弁４を介した大気へ急速に出力する効果を有する。収集槽における残りは、安全弁を開く前よりも外部気体が少ない。なぜなら、安全弁を通して流れる気体は水蒸気を含み、しかし、特にある割合の外部気体も含むからである。
The collection tank is designed so that the collection tank in which the moisture content 11 is stored in the
いくつかの段階において、安全弁が閉じられ、入口弁は、収集する外部気体のために再び収集槽を準備するために開く。従って、出口開口部が開いた場合、圧力が収集槽において保たれることがある。そして、それは、蒸発器の範囲内圧力よりも高い。しかしながら、これは決定的ではない。なぜなら、この圧力は、入口開口部を開いた後、直ちに埋め合わされるからである。しかしながら、収集槽から蒸発器の容積に移動している気体は、外部気体、またはあるとても低い割合の外部気体のみを有する気体ではない。上述のように、有するエネルギーは、全体のシステムの蒸発プロセスにも変換される。そして、それは、熱ポンプのような環境保護になる熱システムが考慮される場合には、特に有利である。ここで、「エネルギーの無駄」も回避されなければならない。 In some stages, the safety valve is closed and the inlet valve is opened to prepare the collection tank again for the external gas to collect. Thus, if the outlet opening is open, pressure may be maintained in the collection tank. And it is higher than the evaporator pressure. However, this is not critical. This is because this pressure is compensated immediately after opening the inlet opening. However, the gas moving from the collection tank to the evaporator volume is not an external gas or a gas having only a very low proportion of external gas. As mentioned above, the energy it has is also converted into the evaporation process of the entire system. And it is particularly advantageous when an environmental protection system such as a heat pump is considered. Here, “waste of energy” must also be avoided.
さらに、図２は、収集槽の好ましい実施形態を示す。このように、入口開口部は、水のレベル１１を満たすように同じ高さである。このことにより、外部気体が入口開口部を介して収集槽に「落ちる」まで、水蒸気よりも重いいかなる外部気体も、水位１１よりも上に水蒸気の空間において下方に移動する。水分量が収集槽において、そして、加熱手段、または熱源１の回りにおいて配置される点も、図２における入口開口部の配置が有利であり、入口開口部を介して満たされることもでき、そして、その水が、入口開口部を介して収集槽に流れ込むことが確実である。
Furthermore, FIG. 2 shows a preferred embodiment of the collection tank. Thus, the inlet openings are the same height so as to satisfy the water level 11. This allows any external gas heavier than water vapor to move down in the water vapor space above the water level 11 until the external gas “falls” into the collection tank via the inlet opening. The point that the amount of moisture is arranged in the collection tank and around the heating means or heat
それとともに、収集槽の水分量１２は、排出ごとに補充されうる。
At the same time, the
例えば、空気のような、要求されることになっている外部気体は、システム２の範囲内において収集槽１０において収集される。例えば、この収集は、外部ガスが水蒸気よりも重い場合、重力によって生じる。そして、それは、例えば、空気、Ｏ2、ＣＯ2またはＮ2のような関心のある多くの外部気体のための場合である。図２における収集槽が容積より上方に配置される場合、水蒸気よりも軽い外部気体は、容易に閉じ込められうる。それは、入口開口部５は、例えば、矢印１４によって示される位置であるように、出来るだけはるか上部にある蒸発器の位置に配置されることを意味する。
For example, the external gas to be required, such as air, is collected in the
優先される外部気体を「重力により」収集するこの場合において、水分量３は、収集槽１０の底部に存在する。これは、例えば、熱源の手段によって加熱される。そして、それまでの「再現ヒーター」は蒸発する。このことにより、槽における圧力は、更に上昇する。特に設けられている出口弁４で、これは、外部気体が外に進むことを意味する。同時に、外部気体が熱ポンプ蒸発器の閉システム２に深く入りこむことができないことが、回避される。これは、出口開口部５によって確実にされる。
In this case where the preferred external gas is collected “by gravity”, a
本実施形態において、熱源１は、状況に応じて、自動的にオン／オフされうる。例えば、２〜３リットルの水は、１ｋＷパワーを有するエネルギー源によって、ほぼ３０秒で要請された蒸発温度まで過熱されうる。
In the present embodiment, the
熱源１は、（図１に示される）制御部９によって、一日ごと、または１２時間ごとにつき一回、周期的に起動されうる。あるいは、熱源のアクティブ化は、システムのスイッチング、または（図２に示されない）外部気体検出器の警報のような、特定の検出イベントで発生させることもできる。さらに、制御部９は、特定の時刻以後、または特定のイベントに応答して再び加熱を終了するように実装される。このように、実際の動作の間のずれにおいて、予め定められる収集槽の比率および考慮される圧力が実際に起こり、しかし、これらのずれは、特定の限度の範囲内である。実施例において、制御部は、特定の時刻以後再び熱源のスイッチを切る。ここで、この時刻は、排出過程が発生している場合、安全弁４がすでに排出しているように、選択される。しかしながら、制御部９は、特定のフィードバック情報（排出過程が生じたという事実に関する情報）によって出口弁から受けることもできる。その結果、水分量３を加熱することが、再び終了されうる。従って、本実施例において、制御部９は、出口弁の開口部が検出されているかどうかとは無関係に、または水分量３の蒸発が、安全弁を起動させる時間よりわずかに長く続くように、制御部はプログラムされうる。その結果、生成された蒸気は、収集槽からそれとともに大気へ外部気体の最後の残余を運ぶ。１から５分の間において、既に起動している出力開口部が、蒸発のための収集槽において存在する十分な水を供給しうる。そして、例えば、発熱体１がらせん状の電気熱の形状において実装され、枯渇されない。
The
以下に、収集モードおよび排出モードのサイクルが、図４に基づいて詳細に例示される。最初のステップ４０において、入口開口部は開いており、出口開口部は閉じていると仮定される。そのとき、収集槽は、収集モードであり、そして、外部気体の収集が発生する。ステップ４１において、イベントが検出される。このイベントは、外部イベント、または周期的な制御の場合、特定の時間、またはイベントしての特定の時間の幅の検出でありうる。ステップ４１におけるイベントの検出に応答して、ステップ４２において、収集槽の圧力は、能動的に増加する。これは、図示するように、例えば、水の蒸発によって発生する。あるいは、一方、水蒸気は、それぞれの配管を介して外側から収集槽にポンプで注入されうる。ここで、収集槽における以外に、熱源１を電気的に接触させることがいくつかの理由のために役に立たない場合、この実装は有利である。従って、入口開口部が閉じられるまで、収集槽の範囲内における圧力は、さらに増加する。その一方で、ステップ４３において図示するように、常に出口開口部は閉じている。圧力が安全弁の切り替え閾値に達するほど増加した場合、出力開口部は開かれる。ここで、入口開口部は、閉じられたままである。これは、外部気体が押し出されるという効果を有する。そして、それは、装置が排出モードであることを意味する。外部気体を排出することは、収集槽における圧力を下げる効果を有する。なぜなら、収集槽の範囲内における超過圧力は、４５において図示するように大気の方へ緩めるからである。圧力の増加とは対照的に受動的に起こる圧力の緩和のために、出力開口部は、いくつかのステージで閉じ、同時に、受動的な入口開口部のケースにおいて、逆止め弁における圧力は、さらに低くなる。そうすると、図２において示される逆止め弁またはフラップは開かれ、そして、装置全体は、再び収集モードに入る。
In the following, the cycle of the collection mode and the discharge mode is illustrated in detail based on FIG. In the
図３は発明の装置または発明の方法の応用例を示す。そして、それは、建物を暖めるための熱ポンプで、図４に基づいて例示される。熱ポンプは、気体を除去する装置が配置される蒸発器２を備える。蒸発器の範囲内において生成された水蒸気は、低温および低圧における蒸気配管を介して圧縮器３０に供給される。そして、それは、蒸気を圧縮して、それを高温および高圧に変換し、そして、それを配管３２に送り込む。そして、それは、液化器３３の中に導く。液化器において、高圧における蒸気は、液化される。そして、それは、加熱配管３４を介して建物に供給されるエネルギーをリリースする。３５において、液状戻し配管は、閉回路を形成するために例示される。しかしながら、システムは、開回路として機能することもできる。ここで、液化器は、余分な液体を環境に発する、その一方で、蒸発器は、環境から気化する液体を得る。
FIG. 3 shows an application of the inventive apparatus or inventive method. And it is a heat pump for warming a building and is illustrated based on FIG. The heat pump comprises an
気体トラップとも呼ばれる気体を除去する本発明の装置が蒸発器に配置されることが上述されているが、気体トラップは、液化器の範囲内において、追加的にまたは代わりに配置されうる。環境からの窒素、酸素、炭素及び二酸化炭素または一般的な空気のような外部気体は、特に、液化器において問題である。なぜなら、それらが、蒸発器に入る場合、圧縮器は、これらの気体から吸い込むからである。通常、水の最適蒸発及び凝結プロセスを生じるために、粗い真空を得ることは重要であるが、外部気体は、蒸発器においてより液化器における方がより損傷効果を有する。 Although it has been mentioned above that the device of the invention for removing gas, also called gas trap, is arranged in the evaporator, the gas trap can additionally or alternatively be arranged within the scope of the liquefier. External gases such as nitrogen, oxygen, carbon and carbon dioxide or general air from the environment are particularly problematic in liquefiers. Because, when they enter the evaporator, the compressor sucks from these gases. Usually it is important to obtain a rough vacuum in order to produce an optimal evaporation and condensation process of water, but the external gas is more damaging in the liquefier than in the evaporator.
熱ポンプの液化器５１における気体トラップ５０とも呼ばれる本願発明の装置の配置が、図５に示される。特に、図５は、液化器が蒸発器より上に配置される熱ポンプを示す。但し、この装置が本願発明の気体トラップを実装するために必ずしも用いられる必要があるというわけではない。水蒸気は、第１の気体チャンネル５２を介して圧縮器５３に入力され、そこで圧縮されて、第２の気体チャンネル５４を介して排出される。圧縮され、それゆえに熱い水蒸気を意味する排出された気体は、好ましくは層流化手段５５によって、好ましくは、凝縮器の水へ方向付ける。そして、それは、例えば、ハニカム形状に、または、異なる方法で行うことができる。そして、それは円盤状であるか漏斗形の凝縮器排気口５７を介して凝縮器チャンネル５６を介した側の方へ流出する。凝縮器排気口５７が典型的に回転対称で、凝縮器の効率を上昇させるための乱流発生装置５８を好ましくは備えた点に留意する必要がある。
The arrangement of the device of the present invention, also called
蒸発器によって圧縮器電動機５３によって吸い込まれる外部気体は、凝縮器の水５６へ方向付け、層流化５５を通した気体流れの結果、それは、乱流発生装置５８の上方側へ中央から流出する。そして、それは、たとえば、ワイヤ製網の形で実装されうる。外部気体が層流化５５と凝縮器の水の表面との間の凝縮器の水によって横方向に運びさられることを示している。
The external gas sucked by the
気体トラップ５０に近接して濃縮するための外部気体のために、シールリップ５９が、下の気体領域６０を上の気体領域６１から切り離すように設けられている。その方法では、シールリップ５９が、完全なシーリングを必ずしも提供する必要があるわけではない。しかしながら、凝縮器５７における凝縮器の水によって輸送された外部気体が、気体領域６０における凝縮器排気口５７の下で濃縮することを確実にする。外部気体は、水蒸気より重いので、それらは、重力のために気体トラップ５０に落ちる。しかしながら、領域６０および気体トラップにおける外部気体が、同様の濃縮を有したくもあるという点で、拡散処理は重力反して作動する。従って、この拡散処理は、気体トラップの重力効果に反対に作用する。しかしながら、これは、比較的問題とはならない。なぜなら、外部気体の集中は、凝縮が排気口５７の下以外で起こる領域において、もはや起こらないからである。リールリップ５９は、領域６０および領域６１における濃縮は同じ値に定まることを防止する。それとともに、領域６０における外部気体の濃縮は、領域６１におけるよりも常に高く、そして、気体トラップ５０における外部気体のための良好なトラッピング効果が結果として得られる。
A
領域６０における外部気体の濃縮することの本願発明の効果は、領域６１と比較される点に留意する必要がある、ここで、層流化手段５５なしで、または乱流発生装置５８なしでさえ起こる実際の凝縮は、ただ単にシールリップ５９のために起こる。そして、それは、上の領域６１から下の領域６０の分離、またはそれぞれに影響を及ぼし、流動化すること、または流動化の最大の部分が起こる領域と比較して気体トラップの周りの領域においてより高い外部気体の濃縮の効果を実装するための手段を表す。
It should be noted that the effect of the present invention of concentrating external gas in
しかしながら、この液化器ファンネル５７の下の領域から液化器排気口または液化器ファンネル５７の上部の領域のそれぞれを分離するシールリップ５９の効果が、層流化手段５５が存在するという点で、更に増加する。なぜなら、このことにより、それらが液化器排気口５７における水流５６をヒットするとすぐに、外部気体は、もはや消滅することはないからである。しかしながら、気体トラップ５０の領域における濃縮のためのシールリップの方向および下において動作することを実際に強要する。この挙動は、乱流発生装置５８によって更に増加する。なぜなら、このことにより、より多くの乱流が存在し、そして、同じことが上の領域６１の範囲内にもあるので、それはまた、外部気体を閉じ込めて、それを運ぶのを助けるためのより高い効果を有するからである。
However, the effect of the sealing
図６ａは、熱ポンプまたは図５の熱ポンプ液化器５１に基づいて例示された機能性の基本的な実例を示す。図６ａにおいて、排出口５７の下の領域２６０がどのようにシールリップ５９によって上の領域６１から切り離されるかが、特に強調される。また、図６ａにおいて明らかに例示されるように、矢印６９によって示されるように、層流化器５５によって層流化されており、矢印６８によって示されるように、下の領域６０へのパスに沿い、外部気体は、再び上の領域に入るという可能性と比較して外部気体が乱れた水蒸気に続くより高い可能性がある限り、この分離が密封している必要はない。このことにより、外部気体の濃縮は、領域６０において起こる。その結果、拡散効果は、実際に、気体トラップ５０から低減されており、気体トラップの効率に著しい影響を及ぼさない。
6a shows a basic illustration of the functionality illustrated based on the heat pump or
実装に応じて、図６ｂと類似の気体トラップを実装することが好ましい。そのために、気体トラップは、比較的長いネック７０を有しており、それは、収集槽７１と好ましくは既存の入口領域７２との間に伸びる。そして、それは、漏斗形を有しうる。しかしながら、ネック７０の長さは重要ではないが、単に少なくとも収集槽１０の下の部分は、例えば、熱ポンプの蒸発器２のような冷えた領域に配置される。これは、液化器の領域６０からの暖かい水蒸気が、収集槽１の冷えた表面と接触することを意味する。そして、それによって、水蒸気の凝縮が生じる。一定の水蒸気のこの結果は、収集槽に、ネック７０に沿ってファンネル７２に流入する。なぜなら、水蒸気は、蒸発器２の範囲内において配置される収集槽の冷えた壁の領域６０において凝縮するからである。一方、気体トラップへの結果として得られる流れは、収集槽にもまた外部気体をもたらす効果を有し、同時に、収集槽の貯水の効果を有する。そして、それは、それから、蒸気の排出を効果的にするための加熱螺旋の形で圧力発生手段１によって加熱されうる。好ましくは、ハニカム構造の形で、層流化手段７３が、気体トラップの効率を改善するためのファンネル開口部において配置される。
Depending on the implementation, it is preferable to implement a gas trap similar to FIG. 6b. To that end, the gas trap has a relatively
熱ポンプは、液化器が蒸発器より上に配置されるように実装される場合、蒸発器、または、一般的には、システムの冷えた一部における収集槽１０の壁を配置する好ましい実施例が特に有利である。この実施例において、ネック７０は、冷えた凝縮壁を形成するための蒸発器に最も下の方へ液化器を通って達する。一方、それは、気体トラップに定常の気体流れが生じて、他方、気体トラップにおいて水が存在することを確実にする。そして、収集槽の圧力を増加させるために加熱されうる。その結果、外部気体の排出は、特定のイベントで起こる。
When the heat pump is implemented such that the liquefier is positioned above the evaporator, the preferred embodiment is to position the evaporator, or generally the wall of the
例えば、図６ａの領域６０のように、重力効果は、気体トラップの「キャプチャー範囲」における外部気体によって濃縮される水蒸気の入力をサポートすることが、上述されているにもかかわらず、重力効果は、それのために必ずしも必要であるというわけではない。例えば、収集槽１０の壁のような、既に冷えた壁を「提供する」ことは、凝縮気体が、気体トラップの外側から気体トラップの内部への流れが起こるという効果を有し、この気体の流れが重力効果で支えられるかどうかから独立している。
For example, like
少なくとも気体トラップの一部を配置することによって好ましくは得られる気体トラップの冷えた領域は、そして、特に、熱ポンプの蒸発器の外側の気体トラップの収集槽１０の少なくとも冷えた領域の部分は、能動的に気体トラップの領域によって、または例えば、「冷えた」領域であることになっている気体トラップの領域を配列することによっても得られうる。熱ポンプが、例えば、約１０度または１５度の内部の温度を有する地下室に位置される場合、液化器の温度レベルがおそらく５０度である場合、この温度差は、合理的な気体の流れにとって、すでに十分である。そして、気体トラップの冷えた領域が、熱ポンプの蒸発器において直接必ずしも配置される必要があるというわけではない。ここで、地下室におけるよりもさらに低い温度が主流である。通常、気体トラップへの気体が流入することが起こるという効果を有する領域を気体トラップが有する。その結果、外部気体は、水蒸気と共に気体トラップに運ばれる。
The cold region of the gas trap preferably obtained by placing at least a part of the gas trap, and in particular the portion of the cold region of the gas
そして、外部気体は凝縮せず、そのため残らない一方、水蒸気の凝縮は、気体トラップの冷えた領域において起こる。これは、気体トラップの収集槽の外部気体の濃縮の増加を引き起こす。そして、それは、次の排出サイクルにおいて低減される。 And external gas does not condense and therefore does not remain, while water vapor condensation occurs in the cold region of the gas trap. This causes an increase in the concentration of external gas in the gas trap collection tank. It is then reduced in the next discharge cycle.
外部気体の濃縮が、気体トラップの収集槽１０において、より増加するほど、それは、入口開口部から気体トラップの収集槽に外部気体を導くために気体流れがより激しくなる。なぜなら、収集槽の範囲内における濃縮の増加のために、拡散流れが外部気体のために存在するからである。そして、それは、収集槽１０に外部気体を有する水蒸気の流れに対抗する。
The greater the concentration of external gas in the gas
収集槽における外部気体の増加した濃縮の結果として、この対抗する流れにより、外部気体を収集槽１０に取り込むことの停止に抵抗するように、排出モードが始動される。従って、水蒸気の濃縮により収集槽において、生成される液体水は蒸発する。このことにより、収集槽１０の範囲内における圧力は、図６ｂの矢で示すように、蒸発する水蒸気および特に外部気体からなる収集槽の内容が、出口開口部を介して大気の方へ排出されるほど非常に増加する。
As a result of the increased concentration of external gas in the collection tank, this opposing flow initiates the discharge mode to resist stopping the external gas from being taken into the
排出モードは、収集モードより短い。ここで、収集槽１０への流れが起こり、水蒸気が凝縮する。収集モードは、収集槽１０への流れが起こる、そして、排出モードと同じくらいであり、好ましくは３回である。ここで、大気への排出は、出口開口部を介して起こるほど、収集槽における水は、収集槽の範囲内における圧力が増加するために蒸発される。特に好ましい実施例において、収集モードは、排出モードと同じくらいの１０回以上要する。例えば、収集モードは、１分以上要し、そして、排出モードは、単に６秒か、それより少なく持続する。
The discharge mode is shorter than the collection mode. Here, a flow to the
シールリップ５９が、通常、領域を分離するための手段として作用し、気体トラップの効率を増加させることが上述されているが、気体トラップの基本的な機能性のために、シールリップ５９は、必ずしも必要ではない点に留意する必要がある。従って、外部気体の濃縮が下の領域６０において既に起こったかどうかとは無関係に、気体トラップの冷えた領域のため、気体トラップへの流れは、常に起こる。ここで、それから、外部気体が残るとすぐに、水蒸気の凝縮は、気体トラップの冷気において起こる。このことにより、既にこの効果のため、収集槽１０の範囲内における外部気体の濃縮の増加が得られる。ここで、それから、これらの外部気体は、次の排出モードにおいて排出される。そして、それは、それらが、全体のシステムから取り除かれることを意味する。
Although it has been described above that the
状況に応じて、本発明の方法は、ハードウェアにおいて、または、ソフトウェアで実装されうる。実装は、特に、電子的に読込可能な制御信号を有するディスクまたはＣＤデジタル記憶媒体において実行されうる。そして、それは方法が実行されるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協同されうる。従って、通常、コンピュータプログラム製品がコンピュータにおいて実行される場合、本発明も本発明の方法を実行するための機械で読み取ることができるキャリアに格納されるプログラムコードを有するコンピュータプログラムからなる。換言すれば、コンピュータプログラムがコンピュータで実行される場合、本発明は、方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムとして実現されうる。 Depending on the situation, the inventive method may be implemented in hardware or in software. The implementation can be performed in particular on a disc or CD digital storage medium having electronically readable control signals. It can then cooperate with a programmable computer system so that the method is executed. Thus, usually when a computer program product is executed on a computer, the present invention also comprises a computer program having program code stored on a carrier that can be read by a machine for performing the method of the present invention. In other words, when the computer program is executed by a computer, the present invention can be realized as a computer program having a program code for executing the method.
Claims (30)
前記第１の気体を収集するための収集槽（１０）であって、前記収集槽（１０）は、
前記収集槽（１０）に前記第１の気体を入れるための可変的な入口開口部（５）であって、前記入口開口部は、前記システムと連通されうる、前記可変的な入口開口部と、
前記収集槽（１０）から前記第１の気体を逃がすための可変的な出口開口部（４）であって、前記出口開口部は、前記システムと連通されえない、前記可変的な出口開口部と、
を含む、前記収集槽（１０）と、
前記可変的な出口開口部の外側の大気の圧力よりも高い前記収集槽（１０）における圧力を発生させるための手段（１）と、
を含む装置であって、
前記入口開口部（５）および前記出口開口部（４）は、前記収集槽（１０）における圧力が、前記大気における圧力よりも高い場合である排出モードにおいて、前記入口開口部（５）が、前記出口開口部（４）よりも高い流体抵抗を有するように実装され、前記第２の気体が、前記出口開口部（４）を介して前記収集槽（１０）から出力しうるように実装され、そして、収集モードにおいて、前記出口開口部（４）が、前記入口開口部（５）よりも高い流体抵抗を有するように実装される、装置。 An apparatus for removing a first gas from a system (2) comprising a second different gas, the apparatus comprising:
A collection tank (10) for collecting the first gas, wherein the collection tank (10)
A variable inlet opening (5) for introducing said first gas into said collection tank (10), said inlet opening being in communication with said system; and ,
A variable outlet opening (4) for escaping the first gas from the collection tank (10), wherein the outlet opening cannot communicate with the system. When,
The collection tank (10) comprising:
Means (1) for generating a pressure in the collection tank (10) that is higher than the pressure of the atmosphere outside the variable outlet opening;
A device comprising:
In the discharge mode where the pressure in the collection tank (10) is higher than the pressure in the atmosphere, the inlet opening (5) and the outlet opening (4) It is mounted so as to have a higher fluid resistance than the outlet opening (4), and is mounted so that the second gas can be output from the collection tank (10) via the outlet opening (4). And in the collecting mode, the outlet opening (4) is implemented to have a higher fluid resistance than the inlet opening (5).
気相状態において、前記第２の気体を意味している液体を蒸発するために実装されるヒーター（１）を含む、請求項１に記載の装置。 The means (1) for increasing is:
The apparatus according to claim 1, comprising a heater (1) implemented to evaporate a liquid representing the second gas in the gas phase.
前記システムの範囲内の圧力が、前記システムの外の圧力よりも小さく維持するために実装される蒸発器カバーと、
請求項１ないし請求項１７に記載の除去するための装置と、
を含み、
前記収集槽（１０）の前記入口開口部（５）は、前記入口開口部（５）が前記蒸発器カバーの範囲内における蒸発器領域に連通するように配置される、前記システム。 A system for evaporating, said system comprising:
An evaporator cover implemented to maintain a pressure within the system less than a pressure outside the system;
An apparatus for removal according to claim 1 to 17,
Including
The system, wherein the inlet opening (5) of the collection tank (10) is arranged such that the inlet opening (5) communicates with an evaporator region within the evaporator cover.
請求項１８ないし請求項２２に記載の蒸発するためのシステムを含む蒸発器（２）と、
前記蒸発器（２）によって生成された蒸気を圧縮するための前記蒸発器（２）に連結される圧縮器（３０）と、
圧縮された蒸気を得るために圧縮器（３０）に連結される液化器（３３）と、
を含む、熱ポンプ。 Heat pump
An evaporator (2) comprising a system for evaporating according to claims 18-22;
A compressor (30) connected to the evaporator (2) for compressing the vapor generated by the evaporator (2);
A liquefier (33) coupled to the compressor (30) to obtain compressed steam;
Including, heat pump.
液化されるガス状の作用流れが存在する第１の気体および第２の気体のような液化器領域と、
請求項１ないし請求項１７のいずれかに記載の前記第１の気体を除去するための装置と、
を含む、液化器。 The liquefier
A liquefier region such as a first gas and a second gas in which a gaseous working stream to be liquefied exists;
An apparatus for removing the first gas according to any of claims 1 to 17,
Including liquefier.
前記液化器領域は、気体供給領域（６１）および外部気体収集領域（６０）を含み、前記気体供給領域（６１）および前記外部気体収集領域（６０）は、分離手段（５９）によって分離され、より高い外部気体の濃縮は、前記気体供給領域（６１）と比較して前記外部気体収集領域（６０）において起こり、そして、
前記第１の気体を除去するための前記装置は、外部気体が、前記装置の収集槽（１０）
に入力できるように、前記外部気体収集領域に関連して配置される、請求項２４に記載の液化器。 Implemented for heat pump,
The liquefier region includes a gas supply region (61) and an external gas collection region (60), and the gas supply region (61) and the external gas collection region (60) are separated by a separating means (59), Higher external gas enrichment occurs in the external gas collection region (60) compared to the gas supply region (61), and
In the apparatus for removing the first gas, the external gas is a collection tank (10) of the apparatus.
25. A liquefier according to claim 24, arranged in relation to the external gas collection area so that it can be input to.
収集モードにおいて、前記第１の気体を収集するステップと、
排出モードにおいて、前記収集槽から前記システムの外の大気に前記第１の気体を排出するステップと、
イベント（４１）に応えて、前記第２の気体を前記収集槽にもたらすことによって、前記収集槽（１０）の範囲内における前記圧力を増加するステップ（４２）と、
を含み、
前記収集モード（４０）において、前記入口開口部は、前記出口開口部よりも低い流体抵抗を有し、
前記排出モード（４４）において、前記入口開口部は、前記出口開口部よりも高い流体抵抗を有する、方法。 A method for removing a first gas from a system comprising a second different gas, the method comprising:
Collecting the first gas in a collection mode;
In a discharge mode, discharging the first gas from the collection tank to the atmosphere outside the system;
In response to an event (41), increasing the pressure within the collection tank (10) by bringing the second gas into the collection tank;
Including
In the collection mode (40), the inlet opening has a lower fluid resistance than the outlet opening;
In the discharge mode (44), the inlet opening has a higher fluid resistance than the outlet opening.
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