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    • 专利摘要:
    In einer Wärmepumpenvorrichtung (1) sind ein Kompressor (2), ein Kondensations-Wärmetauscher (3), der einen Wärmeaustausch zwischen einem Hochdruck-Kühlmittel und einem Heizmedium zum Erwärmen des Heizmediums durchführt, eine Druckreduzierungseinrichtung (5) und ein Verdampfungs-Wärmetauscher (6) in dieser Reihenfolge in einem geschlossenen Kreis verbunden. Ein Wärmeübertragungsmittel (4), durch das hindurch Hochdruck-Kühlmittel, das durch den Kondensations-Wärmetauscher (3) hindurchgetreten ist, strömt, ist am Außenumfangsbereich (21) des Kompressors (2) angeordnet. Auf diese Weise wird die Wärme des Hochdruck-Kühlmittels an das Niederdruck-Kühlmittel im Kompressor (2) durch das Wärmeübertragungsmittel (4) und den Außenumfangsbereich (21) hindurch übertragen. Entsprechend sind die Anbringbarkeit des Wärmeübertragungsmittels (4) und die Effizienz des Betriebs eines Wärmepumpenzyklus (1C) verbessert.
    公开号:DE102004005540A1
    申请号:DE200410005540
    申请日:2004-02-04
    公开日:2004-09-02
    发明作者:Susumu Kariya Kawamura；Takeshi Kariya Sakai
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:F24H1-00
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betriffteine Wärmepumpenvorrichtung,die Hochtemperatur-Heizmedium im Wege der Durchführung eines Wärmeaustauschszwischen dem Heizmedium und einem Kühlmittel in einem Kondensations-Wärmetauscher eines Wärmepumpenzykluserzeugt, und insbesondere das Erwärmen eines Niederdruck-Kühlmittels,das in einem Kompressor angesaugt wird.
    [0002] Eine Wärmepumpenvorrichtung ist imAllgemeinen bekannt als Mittel zum Erwärmen eines Heizmediums wiefließendenWassers. Die Wärmepumpenvorrichtungführt einenWärmeaustauschzwischen Hochdruck-Kühlmittelund dem Heizmedium unter Verwendung eines Wärmepumpenzyklus durch. Im Wärmepumpenzyklussind ein Kompressor, ein Kondensations-Wärmetauscher, eine Druckreduzierungseinrichtung,ein Verdampfungs-Wärmetauscherund ein Speicher überKühlmittelleitungenin der Reihenfolge in einem geschlossenen Kreis verbunden. Der Kompressorsaugt das Kühlmittelan und komprimiert es. Der Kondensations-Wärmetauscher führt einenWärmeaustausch zwischenHochdruck-Hochtemperatur-Kühlmittel, dasvom Kompressor abgegeben wird, und fließendem Niedertemperatur-Wasserdurch, wodurch heißesWasser erzeugt wird. Diese Art der Wärmepumpenvorrichtung ist beispielsweisein der ungeprüften japanischenPatentanmeldungs-VeröffentlichungNr. JP-A-2002-5515 offenbart.
    [0003] Bei Betrachtung der Wärmepumpenvorrichtungder obigen Patentanmeldung 1 wird jedoch, wenn die Temperaturdes fließendenWassers, das in den Kondensations-Wärmetauscher eingeführt wird, erhöht wird,die Temperatur des Kühlmittelsan der Auslassseite des Kondensations-Wärmetauschers nicht herabgesetzt.Dies führtzu einer Beeinträchtigungder Heizkapazitätdes Kondensations-Wärmetauschers.Weil der Kondensations-Wärmetauscher derAusgang in Hinblick auf die Antriebsleistung des Kompressors ist,der der Eingang des Wärmepumpenzyklusist, ist es wahrscheinlich, dass die Heizkapa zität des Kondensations-Wärmetauscherseine Herabsetzung der Effizienz des Betriebs des Wärmepumpenzyklusverursacht.
    [0004] Um die Heizkapazität des Kondensations-Wärmetauscherszu vergrößern, istvorgeschlagen worden, die Wärmedes Kühlmittels,das vom Kondensations-Wärmetauscherabgegeben wird, an Niederdruck-Kühlmittel,das im Kompressor einzusaugen ist, zu übertragen, um dadurch die Abgabetemperaturdes Kompressors zu erhöhen.
    [0005] Beispielsweise weist, wie in 5 dargestellt ist, ein Wärmepumpenzyklus 100 einenKompressor 110, einen Wärmetauscher 120,eine Druckreduzierungseinrichtung 130, einen Verdampfungs-Wärmetauscher 140 undeinen Speicher 150 auf. Der Speicher 150 ist mitdem Kompressor 110 übereine Niederdruck-Kühlmittelleitung 160 verbunden,und der Kondensations-Wärmetauscher 120 ist mitder Druckreduzierungseinrichtung 150 über eine Hochdruck-Kühlmittelleitung 170 verbunden.Weiter ist ein Wärmeübertragungsmittel 180 vorgesehen, sodassein Wärmeaustauschzwischen der Niederdruck-Kühlmittelleitung 160 undder Hochdruck-Kühlmittelleitung 170 durchgeführt wird.Entsprechend kann die Wärmedes Kühlmittels,das vom Kondensations-Wärmetauscher 120 abgegebenwird, an das Niederdruck-Kühlmittel übertragenwerden, das durch die Niederdruck-Kühlmittelleitung 160 strömt.
    [0006] Weiter ist ein Wärmeübertragungsbereich 190 desWärmeübertragungsmittels 180 mitHilfe eines Schweißmittels,beispielsweise im Wege des Hartverlötens, verbunden. Auch sinddie Leitungen 160, 170 mit einem thermischen Isolationsmaterial 200 abgedeckt,sodass die Wärmezuverlässigan die Niederdruck-Kühlmittelleitung 160 vonder Hochdruck-Kühlmittelleitung 170 aus übertragenwird.
    [0007] Wenn das Wärmeübertragungsmittel 180 derartgestaltet ist, dass die Wärmeübertragungsfläche 190 groß ist, istjedoch der Druckverlust der Niederdruck-Kühlmittelleitung 160 vergrößert. Daherist der Ansaugdruck des Kompressors 110 wahrscheinlichherabgesetzt, was zu einer Beeinträchtigung der Effizienz desBetriebs des Wärmepumpenzyklus 100 führt. DesWeiteren ist ein Raum fürden Anbau des Wärmeübertragungsmittels 180 amWärmepumpenzyklus 100 zusätzlich erforderlich.
    [0008] Die vorliegende Erfindung ist inHinblick auf den vorstehenden Sachverhalt gemacht, und es ist eineAufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmepumpenvorrichtung mit verbesserterAnbringbarkeit an einem Wärmeübertragungsmittelund mit verbesserter Effizienz des Betriebs eines Wärmepumpenzykluszu schaffen.
    [0009] Gemäß einer Wärmepumpenvorrichtung der vorliegendenErfindung sind ein Kompressor, ein erster Wärmetauscher, eine Druckreduzierungseinrichtungund ein zweiter Wärmetauscherin einem geschlossenem Kreislauf über Kühlmittelleitungen verbundenund bilden einen Wärmepumpenzyklus.Der Kompressor saugt ein Kühlmittelan und komprimiert es in seinem Inneren. Der erste Wärmetauscherführt einenWärmeaustauschzwischen Hochdruck-Kühlmittel,das vom Kompressor abgegeben wird, und einem Heizmedium, das indessen Inneren strömt,zum Erwärmendes Heizmediums durch. Die Druckreduzierungseinrichtung reduziertden Druck des Kühlmittels,das durch den ersten Wärmetauscherhindurchgetreten ist. Der zweite Wärmetauscher führt einen Wärmeaustauschzwischen Luft und dem Niederdruck-Kühlmittel zum Verdampfen desKühlmittels durch.Die Wärmepumpenvorrichtungweist weiter ein Wärmeübertragungsmittelauf, durch das hindurch das Niederdruck-Kühlmittel, das vom ersten Wärmetauscherabgegeben wird, strömt.Das Wärmeübertragungsmittelist am Außenumfangdes Kompressors angeordnet, sodass Wärme des Hochdruck-Kühlmittels,das vom ersten Wärmetauscher abgegebenwird, an das Kühlmittel übertragenwird, das im Inneren des Kompressors strömt.
    [0010] Da das Wärmeübertragungsmittel am Außenumfangsbereichdes Kompressors vorgesehen ist, ist die Außengröße des Kompressors etwas vergrößert, undist der Einbauraum des Kompressors etwas vergrößert. Da jedoch das Wärmeübertragungsmittelmit dem Kompressor einstückigausgebildet ist, ist die Anbringbarkeit des Wärmeübertragungsmittels verbessert.
    [0011] Des weiteren ist das Wärmeübertragungsmittelderart gestaltet, dass Wärmedes Hochdruck-Kühlmittels,das in dessen Innerem strömt,an das Kühlmittelim Inneren des Kompressors durch den Außenumfangsbereich des Kompressorshindurch übertragenwird. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass der Druckverlustan der Niederdruckseite vergrößert wird.Entsprechend ist die Effizienz des Betriebs des Wärmepumpenzyklusverbessert.
    [0012] Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile dervorliegenden Erfindung ergeben sich leichter aus der nachfolgendenDetailbeschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sindund in denen zeigen:
    [0013] 1 eineschematische Darstellung einer Wärmepumpenvorrichtunggemäß einerersten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0014] 2 einenSchnitt durch ein Wärmeübertragungsmittel,das an einem Kompressor angebracht ist, gemäß der ersten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0015] 3 einenSchnitt durch ein Wärmeübertragungsmittel,das an einem Kompressor angebracht ist, gemäß einer zweiten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0016] 4 einenSchnitt durch ein Wärmeübertragungsmittel,das an einem Kompressor angebracht ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
    [0017] 5 eineschematische Darstellung eines Wärmepumpenzyklus,bei dem ein Wärmeübertragungsmittelin einer Kühlmittelleitungvorgesehen ist, mit einer teilweise vergrößerten Ansicht des Wärmeübertragungsmittels,dies gemäß dem Standder Technik.
    [0018] Nachfolgend werden Ausführungsformen dervorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
    [0019] Unter Bezugnahme auf 1 und 2 isteine Wärmepumpenvorrichtung 1 derersten Ausführungsform,bei der die vorliegende Erfindung Anwendung findet, aus einem Wärmepumpenzyklus 1C und einerWasserzuführungsleitung 10 aufgebaut.Der Wärmepumpenzyklus 1C istein Dampfkompressionssystem, und der Druck des Kühlmittels an der Hochdruckseiteist gleich dem kritischen Druck oder höher als dieser. Ein Heizmedium,beispielsweise fließendesWasser (Leitungswasser), Salzwasser oder anderes Wasser, das einemBenutzer zuzuführenist, läuftdurch die Wasserzuführungsleitung 10 um.Die Wasserzuführungsleitung 10 istso gestaltet, dass das Heizmedium durch einen Kondensations-Wärmetauscher 3 desWärmepumpenzyklus 1C strömen kann,sodass das Heizmedium erwärmt wird.
    [0020] Im Wärmepumpenzyklus 1C dieserAusführungsformsind ein Kompressor 2, der Kondensations-Wärmetauscher 3 zumKondensieren des Kühlmittels(nachfolgend bezeichnet als erster Wärmetauscher), ein Wärmeübertragungsmittel 4,eine Druckreduzierungseinrichtung 5, ein Verdampfungs-Wärmetauscher 6 zum Verdampfendes Kühlmittels(nachfolgend bezeichnet als zweiter Wärmetauscher), ein Speicher 7 unddergleichen überKühlmittelleitungen 8 indieser Reihenfolge in einem geschlossenem Kreis verbunden. Als Kühlmittelwird Kohlendioxid (CO2) verwendet, das einenniedrigen kritischen Druck besitzt.
    [0021] Der Kompressor 2 ist durcheinen Elektromotor angetrieben. Der Elektromotor ist im Innerendes Kompressors 2 als elektrisches Teil untergebracht. DerKompressor 2 saugt das Kühlmittel vom Speicher 7 ausan und komprimiert das Kühlmittelin seinem Inneren. Dann gibt der Kompressor 2 das Hochdruck-Kühlmittel in Richtung zum erstenWärmetauscher 3 hinab.
    [0022] Der erste Wärmetauscher 3 istein Wasser-Wärmetauscher,der einen Wärmeaustausch zwischendem gasförmigenHochdruck-Kühlmittel, dasvom Kompressor 2 abgegeben wird, und dem Heizmedium derWasserzuführungsleitung 10 durchführt. DieDruckreduzierungseinrichtung 5 ist beispielsweise ein Expansionsventil,das so gestaltet ist, dass der Öffnungsgraddes Ventils elektrisch eingestellt wird. Der Druck des Kühlmittels,das mittels des ersten Wärmetauschers 3 unddes Wärmeübertragungsmittels 4 gekühlt wordenist, wird in Übereinstimmungmit dem Öffnungsgraddes Ventils reduziert.
    [0023] Der zweite Wärmetauscher 6 nimmtmittels eines Lüfters 6a geblaseneLuft auf. Der zweite Wärmetauscher 6 führt einenWärmeaustauschzwischen der Luft (Außenluft)und dem Kühlmitteldurch, dessen Druck mittels der Druckreduzierungseinrichtung 5 reduziertworden ist, wodurch das Kühlmittelverdampft wird. Der Speicher 7 ist zwischen dem zweitenWärmetauscher 6 unddem Kompressor 2 angeordnet. Der Speicher 7 speichert überschüssiges Kühlmitteldes Wärmepumpenzyklus 1C inseinem Inneren und gestattet, dass gasförmiges Kühlmittel im Kompressor 2 angesaugtwird.
    [0024] Die Kühlmittelleitungen 8 umfasseneine Niederdruck-Kühlmittelleitung 8a,eine erste Hochdruck-Kühlmittelleitung 8b undeine zweite Hochdruck-Kühlmittelleitung 8c.Die Niederdruck-Kühlmittelleitung 8a stellteine Verbindung zwischen dem Speicher 7 und einem Ansauganschluss 2a des Kompressors 2 her.Die erste Hochdruck-Kühlmittelleitung 8b stellteine Verbindung zwischen einem Abgabeanschluss 2b des Kompressors 2 unddem ersten Wärmetauscher 3 her.Die zweite Hochdruck-Kühlmittelleitung 8c isteine Kühlmittel-Hochdruckleitung,die eine Verbindung zwischen der Auslassseite des ersten Wärmetauschers 3 undder Druckreduzierungseinrichtung 5 herstellt.
    [0025] Andererseits ist die Wasserzuführungsleitung 10 auseinem Heißwasserbehälter 11,einer Umwälzpumpe 12 unddem ersten Wärmetauscher 3 gebildet.Gemäß Darstellungin 1 ist die Wasserzuführungsleitung 10 derartgestaltet, dass die Strömungsrichtungdes Wassers (Heizmediums) und die Strömungsrichtung des Kühlmittelsdes Wärmepumpenzyklus 1C einanderentgegengesetzt sind.
    [0026] Das Wasser, das mittels des erstenWärmetauschers 3 erwärmt wordenist und einem Benutzer zuzuführenist, wird im Heißwasserbehälter 11 gespeichert.Der Heißwasserbehälter 11 istaus einem metallischen Material mit hoher Korrosionsbeständigkeit(beispielsweise aus rostfreiem Material) hergestellt und besitzteine Wärmeisolationsstruktur,sodass das Wasser im Heißwasserbehälter 11 während einerlangen Zeit warm gehalten wird (beispielsweise zwischen 80°C und 90°C).
    [0027] Beim Zuführen von warmem Wasser zum Benutzerwird das heißeWasser des Heißwasserbehälters 11 mitfließendemWasser gemischt, sodass die Temperatur des zum Benutzer zuzuführenden Wassersin einer vorbestimmten Höheeingestellt wird. Alternativ kann das heiße Wasser im Heißwasserbehälter 11 direktzugeführtwerden.
    [0028] Beispielsweise kann das Wasser imHeißwasserbehälter 11 für eine Küche oderein Badezimmer verwendet werden. Des Weiteren kann das Wasser imHeißwasserbehälter 11 für andereZwecke, beispielsweise als Wärmequelleeines Fußbodenheizungssystemsoder eines Raumklimatisierungssystems, verwendet werden. Auch istdie Umwälzpumpe 12 einePumpe zur Umwälzführung desWassers im Heißwasserbehälter 11 zumersten Wärmetauscher 3 hin.
    [0029] Als Nächstes wird das Wärmeübertragungsmittel 4,das ein wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung ist, beschrieben.Das Wärmeübertragungsmittel 4 istin der Mitte der zweiten Hochdruck-Kühlmittelleitung 8c vorgesehen,durch die hindurch das Hochdruck-Kühlmittel vom ersten Wärmetauscher 3 auszur Druckreduzierungseinrichtung 5 hin strömt. Insbesondereist gemäß Darstellungin 2 das Wärmeübertragungsmittel 4 auseinem Metallrohr ausgebildet und um einen Außenumfangsbereich 21 desKompressors 2 in der Form im Wesentlichen einer Wicklunggewickelt. Der Einlass 4a des Wärmeübertragungsmittels 4 stehtmit der Auslassseite des ersten Wärmetauschers 3 über die zweiteHochdruck-Kühlmittelleitung 8c inVerbindung. Der Auslass 4b des Wärme übertragungsmittels 4 stehtmit der Druckreduzierungseinrichtung 5 über die zweite Hochdruck-Kühlmittelleitung 8c in Verbindung.
    [0030] Die innere Umfangsseite des Wärmeübertragungsmittels 4 istmit dem Außenumfangsbereich 21 mitHilfe eines Schweißmittels,beispielsweise im Wege des Weichverlötens oder Hartverlötens, zur Verbesserungder Wärmeleitfähigkeitdes Wärmeübertragungsmittels 4 verbunden.Entsprechend wird die Wärmedes vom Kompressor 2 abgegebenen Hochtemperatur-Hochdruck-Kühlmittelsan den Außenumfangsbereich 21 mittelsdes Wärmeübertragungsmittels 4 übertragen,nachdem das Kühlmittel durchden ersten Wärmetauscher 3 hindurchgetreten istund bevor das Kühlmittelin die Druckreduzierungseinrichtung 5 einströmt. DesWeiteren ist ein Wärmeisolationsmaterial 4c derartvorgesehen, dass die Außenumfangsseitedes Wärmeübertragungsmittels 4 abgedecktist, wie mittels einer strichpunktierten Linie mit zwei Punktenin 2 dargestellt ist.
    [0031] Andererseits ist der Kompressor 2 mitdem Ansauganschluss 2a, einem Elektromotor 22 als elektrischemTeil, einem Kompressionsteil 23 und dem Abgabeanschluss 2b ausgestattet.Der Ansauganschluss 2a ist an der unteren Seite des Kompressors 2 ausgebildet.Der Elektromotor 22 ist an der Innenumfangsseite des Außenumfangsbereich 21 angeordnet,an der das Wärmeübertragungsmittel 4 angeordnetist, und das Kompressionsteil 23 ist oberhalb des Elektromotors 22 angeordnet.Der Abgabeanschluss 2b ist oberhalb des Kompressionsteils 23 angeordnet.Im Elektromotor 22 ist ein Ansaugkanal 24 für das vomAnsauganschluss 2a aus angesaugte Niederdruck-Kühlmittelausgebildet. Das vom Ansauganschluss 2a aus angesaugteNiederdruck-Kühlmittelwird mittels der Wärmedes Elektromotors 22 und der Wärme vom Außenumfangsbereich 21 erwärmt, während esdurch den Ansaugkanal 24 hindurchströmt. Dann strömt das Niederdruck-Kühlmittelin Richtung zum Kompressionsteil 23. Hierbei stellt derAnsauganschluss 2a eine Verbindung mit der Niederdruck-Kühlmittelleitung 8a her, undstellt der Abgabeanschluss 2b eine Verbindung mit der erstenHochdruck-Kühlmittelleitung 8b her.
    [0032] Bei der Ausführungsform ist der Elektromotor 22 ander unteren Seite angeordnet, und ist das Kompressionsteil 23 oberhalbdes Elektromotors 22 angeordnet. Das Wärmeübertragungsmittel 4 istmit dem Außenumfangsbereich 21 aneiner Position verschweißt,die der Außenumfangsseitedes Elektromotors 22 entspricht. In einem Fall, bei demder Elektromotor 22 an der oberen Seite angeordnet istund das Kompressionsteil 23 unterhalb des Elektromotors 23 ange ordnetist, ist das Wärmeübertragungsmittel 4 ingleicher Weise mit dem Außenumfangsbereichin einer Position verschweißt,die dem Elektromotor 22 entspricht.
    [0033] Auch ist es nicht immer notwendig,das Wärmeübertragungsmittel 4 mitden Außenumfangsbereichen 21 inder Position zu verschweißen,die dem Elektromotor 22 entspricht. Jedoch wird es bevorzugt,das Wärmeübertragungsmittel 4 mitdem Außenumfangsbereich 21 ander Außenumfangsseite desElektromotors 22 zu verschweißen, die stromaufwärts desKompressionsteils 23 angeordnet ist.
    [0034] Als Nächstes wird die Arbeitsweisedes wie oben angegeben gestalteten Wärmepumpenzyklus 1c beschrieben.Das Hochdruck-Hochtemperatur-Kühlmittel,das im Kompressor 2 komprimiert worden ist, strömt im erstenWärmetauscher 3 undstrahlt Wärmean das Wasser ab. Dann strömtdas Hochdruck-Kühlmittel,das im ersten Wärmetauscher 3 gekühlt wordenist, im Wärmeübertragungsmittel 4. Während dasHochdruck-Kühlmitteldurch das Wärmeübertragungsmittel 4 hindurchströmt, wirddie Wärmedes Hochdruck-Kühlmittelsan den Außenumfangsbereich 21 desKompressors 2 durch das Wärmeübertragungsmittel 4 hindurch übertragen. Daherwird das Kühlmitteldurch das Wärmeübertragungsmittel 4 hindurchweiter gekühlt.Danach strömt dasKühlmittelin der Druckreduzierungseinrichtung 5, und wird der Druckdes Kühlmittelsin dessen Innerem reduziert.
    [0035] Andererseits wird das Niederdruck-Kühlmittel,das durch den Ansaugkanal 24 im Inneren des Außenumfangsbereichs 21 strömt, mittelsder Wärmeerwärmt,die an den Außenumfangsbereich 21 vondem Hochdruck-Kühlmittel übertragenwird, das im Wärmeübertragungsmittel 4 strömt. Daherwird die Temperatur des Kühlmittels,das vom Kompressor 2 abgegeben wird, erhöht.
    [0036] In dem Fall, bei dem die Temperaturdes dem ersten Wärmetauscher 3 zugeführten Wassershöher alseine vorbestimmte Größe ist,wird die Heizkapazitätdes ersten Wärmetauschers 3 herabgesetzt,weil die Kühlmitteltemperaturan der Auslassseite des ersten Wärmetauschers 3 nichtherabgesetzt ist. In diesem Fall kann jedoch, weil die Wärme desKühlmittels,das durch den ersten Wärmetauscher 3 hindurchgetretenist, an das Niedertemperatur-Kühlmittel,das im Inneren des Kompressors 2 strömt, mittels des Wärmeübertragungsmittels 4 überfragenwird, die Heizkapazitätdes ersten Wärmetauschers 3 verbessert werden.
    [0037] Gemäß der Wärmepumpenvorrichtung 1 der erstenAusführungsformist das Wärmeübertragungsmittel 4 amAußenumfangsbereich 21 des Kompressors 2 vorgesehen.Daher ist die Außengröße des Kompressors 2 etwasvergrößert, undist der Raum fürden Anbau des Kompressors 1 etwas vergrößert. Jedoch beeinträchtigt diesnicht die Anbringbarkeit des Wärmeübertragungsmittels 4.
    [0038] Auch ist das Wärmeübertragungsmittel 4 derartgestaltet, dass die Wärmedes Hochdruck-Kühlmittels,das vom ersten Wärmetauscher 3 abgegebenworden ist und darin strömt,an das Äußere desWärmeübertragungsmittels 4 übertragen wird.Ferner wird das Niederdruck-Kühlmittel,das im Kompressor 2 angesaugt wird, durch die Wärme erwärmt, diean den Außenumfangsbereich 21 durch dasWärmeübertragungsmittel 4 hindurch übertragen wird.Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass der Druck an der Niederdruckseite,d.h. der Niederdruck-Kühlmittelleitung 8b,erhöhtwird. Entsprechend ist die Effizienz des Betriebs de. Wärmepumpenzyklus 1C verbessert.
    [0039] Auch wird die Wärme des Hochdruck-Kühlmittels,das vom ersten Wärmetauscher 3 abgegebenwerden wird, an das Äußere durchdas Wärmeübertragungsmittel 4 hindurch übertragen,d.h. an das Niederdruck-Kühlmittel,das im Inneren des Kompressors 2 angesaugt wird, durchden Außenumfangsbereich 21 hindurch übertragen.Da das im Kompressor 2 angesaugte Kühlmittel mit dieser Wärme erwärmt wird,wird die Abgabetemperatur des Kompressors 2 erhöht. Entsprechendwird die Heizkapazitätdes ersten Wärmetauschers 3 vergrößert. AlsFolge kann die Effizienz des Betriebs des Wärmepumpenzyklus 1C verbessertwerden.
    [0040] Ferner ist das Wärmeübertragungsmittel 4 durchdas Metallrohr gebildet und um den Außenumfangsbereich 21 inder Form im Wesentlichen einer Wicklung herum gewickelt. Tatsächlich istdas Volumen des Kompressors 2, d.h. der Einbauraum des Kompressors 2,etwas vergrößert. Jedochist, da die Größe des Wärmeübertragungsmittels 4 verkleinert werdenkann, die Anbringbarkeit des Wärmeübertragungsmittels 4 imVergleich mit dem Fall verbessert, bei dem das Wärmeübertragungsmittel 4 vomKompressor 2 getrennt angeordnet ist.
    [0041] Auch kann, da das Wärmeübertragungsmittel 4 mitdem Außenumfangsbereich21 im Wege des Hartverlötensoder Weichverlötensals Schweißmittel,verbun den ist, die Wärmedes Hochdruck-Kühlmittels,das im Wärmeübertragungsmittel 4 strömt, zuverlässig amAußenumfangsbereich 21 durchdas Wärmeübertragungsmittel 4 hindurch übertragen werden.Entsprechend kann das Niederdruck-Kühlmittel an der Ansaugseitedes Kompressors 2 zuverlässig erwärmt werden.
    [0042] Auch ist im Wärmepumpenzyklus 1C das KühlmittelKohlendioxid, und wird der Dampfkompressions-Zyklus in einem Zustandbetrieben, dass sich das Kühlmittelan der Hochdruckseite in überkritischemZustand befindet. Daher ist, da die Abgabetemperatur des Kompressors 2 weitererhöhtist, die Heizkapazitätdes ersten Wärmetauschers 3,der das Hochtemperatur-Heizmedium erzeugt, verbessert. Weiter istdie Effizienz des Betriebs des Wärmepumpenzyklus 1C verbessert.
    [0043] Bei der zweiten Ausführungsformist gemäß Darstellungin 3 das Wärmeübertragungsmittel 4 auseinem porösenRohr 4d gebildet und so angeordnet, dass es um den Außenumfangsbereich 21 des Kompressors 2 herumgewickelt ist, dies statt des gewickelten Metallrohrs der erstenAusführungsform.
    [0044] Insbesondere ist das poröse Rohr 4d beispielsweiseim Wege der Extrusion unter Verwendung beispielsweise eines Extrusionselementsoder eines Formgesenks gebildet. Das poröse Rohr 4d bildeteine Vielzahl von Löchern,durch die hindurch das Hochdruck-Kühlmittel strömt, wiein 3 dargestellt ist.Das poröseRohr 4d ist um den Außenumfangsbereich 21 desKompressors 2 herum gewickelt. In 3 sindBauteile mit gleicher Konfiguration und mit einer Funktion in einerWeise gleich derjenigen der ersten Ausführungsform mit den gleichenBezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung dieser Teile istnicht wiederholt.
    [0045] Mit der Wärmepumpenvorrichtung 1 der zweitenAusführungsformkönnenVorteile gleich denjenigen der ersten Ausführungsform erreicht werden.Ferner ist, obwohl zusätzlichzu der ersten Ausführungsformdas Formgesenk benötigtwird, die Wärmeübertragungscharakteristikverbessert. Daher kann die Größe des Wärmeübertragungsmittels 4 verkleinertwerden.
    [0046] Bei der ersten und der zweiten Ausführungsformist das Wärmeübertragungs mittel 4 ander Außenumfangsseitedes Elektromotors 22 angeordnet. Jedoch ist die vorliegendeErfindung nicht hierauf beschränkt.Die vorliegende Erfindung kann bei einem Kompressor Anwendung finden,bei dem der Elektromotor 22 nicht in dessen Innerem angeordnetist. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung bei einem KompressorAnwendung finden, der ein Betätigungsteilzur Betätigungdes Kompressionsteils 23 außerhalb des Kompressorgehäuses aufweist.Das Kühlmittelwird durch das äußere Betätigungsteil komprimiert.
    [0047] In 4 findetdie vorliegende Erfindung bei einem Kompressor 2 Anwendung,der durch Aufnahme von Kraft von beispielsweise einem Fahrzeugmotor über einenKeilriemen (nicht dargestellt) angetrieben wird. Eine elektromagnetischeKupplung 25 ist am Äußeren desKompressors 2 vorgesehen. Das Kompressionsteil 23 istdurch den Betrieb der elektromagnetischen Kupplung 25 angetrieben.Auch ist bei diesem Kompressor 2 das Wärmeübertragungsmittel 4 umden Außenumfangsbereich 21,der sich am Äußeren desAnsaugkanals 24 befindet, in einer Position stromaufwärts desKompressionsteils 23 herum gewickelt angeordnet. Entsprechendkönnen Vorteilegleich denjenigen der ersten und der zweiten Ausführungsformerreicht werden.
    [0048] Bei dem in 4 dargestellten Beispiel wird das poröse Rohr 4d alsWärmeübertragungsmittel 4 verwendet.Alternativ kann das Metallrohr der ersten Ausführungsform als Wärmeübertragungsmittel 4 verwendetwerden. Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform ist das Wärmeisolationsmaterial 4c außenseitigdes Wärmeübertragungsmittels 4 vorgesehen.Jedoch ist das Wärmeisolationsmaterial 4c nichtimmer notwendig.
    [0049] Weiter findet bei der ersten undder zweiten Ausführungsformdie vorliegende Erfindung bei einem Wärmepumpenzyklus 1C Anwendung,d.h. einer überkritischemWärmepumpenvorrichtung,die aus dem Kompressor 2, dem ersten Wärmetauscher 3, derDruckreduzierungseinrichtung 5, dem zweiten Wärmetauscher 6 unddergleichen aufgebaut ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindungnicht hierauf beschränkt.Die vorliegende Erfindung kann bei dem Kompressor 2 Anwendungfinden, der in einem allgemeinen Wärmepumpenzyklus enthalten ist.
    [0050] Die vorliegende Erfindung ist nichtauf die offenbarten Ausführungsformenbeschränkt,sondern kann in anderer Weise realisiert werden, ohne das Gedankengutder Erfindung zu verlassen.
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Wärmepumpenvorrichtung(1), umfassend: einen Kompressor (2), derein Kühlmittelansaugt und im Inneren komprimiert; einen ersten Wärmetauscher(3), der einen Wärmeaustauschzwischen dem Hochdruck-Kühlmittel,das vom Kompressor (2) abgegeben wird, und einem Heizmedium,das in dessen Innerem strömt,zum Erwärmendes Heizmediums durchführt; eineDruckreduzierungseinrichtung (5), die den Druck des Kühlmittels,das durch den ersten Wärmetauscher(3) hindurchgetreten ist, reduziert; einen zweitenWärmetauscher(6) zum Verdampfen des Kühlmittels, das durch die Druckreduzierungseinrichtung(5) hindurchgetreten ist, wobei der Kompressor (2),der erste Wärmetauscher(3), die Druckreduzierungseinrichtung (5) undder zweite Wärmetauscher(6) überKühlmittelleitungen(8, 8a, 8b, 8c) in einem geschlossenenKreis verbunden sind, wobei die Wärmepumpenvorrichtung (1) dadurchgekennzeichnet ist, dass sie weiter umfasst: ein Wärmeübertragungsmittel(4), durch das hindurch das Hochdruck-Kühlmittel, das vom ersten Wärmetauscher(3) abgegeben wird, strömt,wobei das Wärmeübertragungsmittel(4) am Außenumfang (21)des Kompressors (2) angeordnet ist, sodass Wärme desHochdruck-Kühlmittelsim Wärmeübertragungsmittel(4) an das Kühlmittel übertragenwird, das im Inneren des Kompressors (2) strömt.
    [2] Wärmepumpenvorrichtung(1) nach Anspruch 1, wobei die Kühlmittelleitung (8c),die eine Verbindung zwischen der Abgabeseite des ersten Wärmetauschers(3) und der Druckreduzierungseinrichtung (5) herstellt,so angeordnet ist, dass sie durch das Wärmeübertragungsmittel (4)hindurchgeführtist.
    [3] Wärmepumpenvorrichtung(1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Wärmeübertragungsmittel (4)mit dem Außenumfang(21) des Kompressors (2) verbunden ist.
    [4] Wärmepumpenvorrichtung(1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Wärmeübertragungsmittel(4) aus einem Metallrohr gebildet ist und im Wesentlichenum den Außenumfang(21) des Kompressors (2) herum gewickelt ist.
    [5] Wärmepumpenvorrichtung(1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Wärmeübertragungsmittel(4) aus einem porösenRohr (4a) gebildet ist, das eine Vielzahl von Durchgängen inseinem Inneren bildet, und wobei das poröse Rohr (4a) um den Außenumfangdes Kompressors (2) herum gewickelt angeordnet ist.
    [6] Wärmepumpenvorrichtung(1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Wärmeübertragungsmittel(4) mit dem Außenumfang(21) des Kompressors (2) im Wege entweder desHartverlötensoder des Weichverlötensverschweißtist.
    [7] Wärmepumpenvorrichtung(1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Heizmediumentweder fließendesWasser oder Salzwasser ist.
    [8] Wärmepumpenvorrichtung(1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Heizmedium,das mittels des ersten Wärmetauschers(3) erwärmtworden ist, zur Zuführungvon heißemWasser zu einem Benutzer verwendet wird.
    [9] Wärmepumpenvorrichtung(1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Heizmedium,das mittels des ersten Wärmetauschers(3) erwärmtworden ist, als Wärmequelleeines Heizsystems verwendet wird.
    [10] Wärmepumpenvorrichtung(1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Hochdruck-Kühlmitteleinen Druck gleich dem kritischen Druck oder höher als dieser aufweist.
    [11] Wärmepumpenvorrichtung(1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das KühlmittelKohlendioxid ist.
    [12] Wärmepumpenvorrichtung(1) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei der Kompressor(2) einen Elektromotor (22) in seinem Innerenaufweist und das Wärmeübertragungsmittel(4) am Außenumfang(21) des Kompressors (2) in einer Position angeordnetist, die dem Elektromotor (22) entspricht.
    [13] Wärmepumpenvorrichtung(1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiter umfassendeinen Speicher (7) zwischen dem zweiten Wärmetauscher (6)und dem Kompressor (2).
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    ITRM20040062A1|2004-05-05|
    JP2004239506A|2004-08-26|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2009-12-17| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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