(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の複数の流れに関する複数の位置固定した個別の供給部（６ｃ、１９ａ；１０１〜１１２）を備えた供給領域（６ｂ、１９、８１）と、
前記流体の複数の流れに関する複数の、特に前記供給部と同数の位置固定した個別の排出部（６ｄ、１７ａ；２０１〜２１１）を備えた排出領域（８２）とを含み、
前記供給領域（６ｂ、１９、８１）と前記排出領域（８２）との間に、軸線を中心に回動可能な切替部材（１６、３１、２４；１１４）を備えた切替領域が設けられており、
前記切替部材（１６；１１４）の第１の状態において、前記複数の供給部（６ｃ、１９ａ；１０１〜１１２）が前記複数の排出部（６ｄ、１７ａ；２０１〜２１２）に第１の割り当てで接続されており、
前記切替部材（１６；１１４）の第２の状態において、前記複数の供給部（６ｃ、１９ａ；１０１〜１１２）が前記複数の排出部（６ｄ、１７ａ；２０１〜２１２）に第２の割り当てで接続されている回転バルブにおいて、
前記切替部材（１６；１１４）が、軸に沿って前記回動軸線の方向に前記流体流れが貫流する、前記切替部材と共に移動される複数の開口部（１６ａ、１２６、１２８、１２９）を含み、これらの開口部が、前記切替部材（１６；１１４）の回動中に、位置固定されて軸方向を向いた複数の開口部（１９ａ、１０１〜１１２、２０１〜２１２）にシフトして重なり、
前記排出部（１７ａ；２０１〜２１２）に対する前記供給部（１９ａ；１０１〜１１２）の前記様々な割り当てが、前記軸方向を向いた開口部（１６ａ、１９ａ）の前記シフトによる重なりによって行われ、
前記切替部材（１６）が複数の接続開口部（１７ａ）を有し、それらの接続開口部（１７ａ）が、ヒートポンプ内の中空要素（１）の積層の接続部（３ａ、３ｂ）に対して直列に配置されており、
前記切替部材（１６）は、複数の軸方向の穿孔部（１６ａ）を有し、それらの穿孔部（１６ａ）を通って前記流体が回転の中心軸線の方向に流れ、
前記切替部材（１６）は、複数の径方向の穿孔部（１６ｄ）を有し、それらの径方向の穿孔部（１６ｄ）の各々は、流体流れに関して径方向を向いており、かつ、前記軸方向の穿孔部（１６ａ）の１つに接続されており、前記径方向の穿孔部（１６ｄ）が、周方向に互いにずらして配置されていて、周回状の螺旋を形成していることを特徴とする回転バルブ。
【請求項２】
前記切替部材（１６）が軸方向の長手体として構成されており、この長手体が位置固定したほぼ円筒状の壁部（１７）内に収容されていて、前記供給部（１９ａ）または前記排出部（１７ａ）が、前記壁部（１７）の径方向を向いた開口部を介して結合されていることを特徴とする請求項１に記載の回転バルブ。
【請求項３】
前記長手体が、前記複数の供給部（１９ａ）に等しい個数の、軸方向を向いた個別の前記流体流れ用通路（１６ａ）を有し、各通路が、前記壁部の前記開口部（１７ａ）の１つに接続するための径方向の開口部（１６ｄ）を有することを特徴とする請求項２に記載の回転バルブ。
【請求項４】
両者の少なくとも一方、すなわち長手体（１６）または壁部（１７）が、環状に周回しているシール部材（１６ｂ）を有し、これらのシール部材が、前記両者のそれぞれ他方、すなわち長手体（１６）または壁部（１７）と協働して密封する働きをし、これにより、前記壁部の前記開口部（１７ａ）が互いに分離されていることを特徴とする請求項２または３のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項５】
前記シール部材が、径方向の突出部（１６ｂ）において両者の少なくとも一方によって、すなわち長手体（１６）または壁部（１７）によって収容されているシール材を含むことを特徴とする請求項４に記載の回転バルブ。
【請求項６】
前記シール部材（１６ｂ）が前記長手体および／または前記壁部と一体的に構成されていることを特徴とする請求項４に記載の回転バルブ。
【請求項７】
前記長手体（１６）がほぼ一体的な構成部品として形成されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の回転バルブ
【請求項８】
前記長手体（１６）が、軸方向に積層された複数の長手体要素（２１）を含むことを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項９】
前記長手体要素（２１）の少なくとも幾つかが共通部品として構成されていることを特徴とする請求項８に記載の回転バルブ。
【請求項１０】
前記切替部材が、その中を軸方向に通る回動可能な軸（１８）によって支持されており、その際、特に前記軸（１８）が、軸方向に互いに前後に配置された複数の前記切替部材の構成部品（１６、２１、２４、３１）を保持するための連結棒として構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項１１】
前記切替部材が端部側で支承部材を介して回動可能に支承されており、特に前記支承部材が前記流体を封止するための回転シールを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項１２】
前記供給部および排出部の個数が少なくとも４個、特に少なくとも８個であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項１３】
流体の複数の流れに関する複数の位置固定した個別の供給部（６ｃ、１９ａ）を備えた供給領域（６ｂ、１９）と、
前記流体の複数の流れに関する複数の、特に前記供給部と同数の位置固定した個別の排出部（６ｄ、１７ａ）を備えた排出領域とを含み、
前記供給領域（６ｂ、１９）と前記排出領域との間に、軸線を中心に回動可能な切替部材（１６、３１、２４）を備えた切替領域が設けられており、
前記切替部材（１６）の第１の状態において、前記複数の供給部（６ｃ、１９ａ）が前記複数の排出部（６ｄ、１７ａ）に第１の割り当てで接続されており、
前記切替部材（１６）の第２の状態において、前記複数の供給部（６ｃ、１９ａ）が前記複数の排出部（６ｄ、１７ａ）に第２の割り当てで接続されている回転バルブにおいて、
前記切替部材（２４）が、複数の平行な通路を備えた長手体を形成する軸方向に延びる隔壁（２５）として構成されており、その際、前記隔壁（２５）の径方向端部側の領域に、軸方向に延びた個別のシール材（３３）が設けられており、このシール材によって前記隔壁（２５）が前記切替部材を含む円筒状の壁（２７）に対して密封して支持されており、
前記切替部材（１６）が複数の接続開口部（１７ａ）を有し、それらの接続開口部（１７ａ）が、ヒートポンプ内の中空要素（１）の積層の接続部（３ａ、３ｂ）に対して直列に配置されており、
前記切替部材（１６）は、複数の軸方向の穿孔部（１６ａ）を有し、それらの穿孔部（１６ａ）を通って前記流体が回転の中心軸線の方向に流れ、
前記切替部材（１６）は、複数の径方向の穿孔部（１６ｄ）を有し、それらの径方向の穿孔部（１６ｄ）の各々が流体流れに関して径方向を向いており、かつ、前記軸方向の穿孔部（１６ａ）の１つに接続されており、前記径方向の穿孔部（１６ｄ）が、周方向に互いにずらして配置されていて、周回状の螺旋を形成していることを特徴とする回転バルブ。
【請求項１４】
前記シール材（３３）がＵ字状、Ｈ字状またはＸ字状の断面を有することを特徴とする請求項１３に記載の回転バルブ。
【請求項１５】
前記シール材（３３）が弾性のシール突起部を有し、このシール突起部が前記円筒状の壁（２７）に当接していることを特徴とする請求項１３に記載の回転バルブ。
【請求項１６】
前記シール材（３３）が形状結合によって隔壁（２５）の溝（３５）内に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項１７】
前記割り当てを変更するために、前記通路が、位置固定した内部シリンダ（２７）の内壁の、周方向にずらされて径方向を向いた開口部（２６）にシフトして重なり、前記内部シリンダ（２７）とこの内部シリンダを取り囲む外部ハウジング（２８）との間に、相互に分離されて軸方向に互いに前後に配置された環状室（２９）が設けられていることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項１８】
流体の複数の流れに関する複数の位置固定した個別の供給部（６ｃ、１９ａ）を備えた供給領域（６ｂ、１９）と、
前記流体の複数の流れに関する複数の、特に前記供給部と同数の位置固定した個別の排出部（６ｄ、１７ａ）を備えた排出領域とを含み、
前記供給領域（６ｂ、１９）と前記排出領域との間に、軸線を中心に回動可能な切替部材（１６、３１、２４）を備えた切替領域が設けられており、
前記切替部材（１６）の第１の状態において、前記複数の供給部（６ｃ、１９ａ）が前記複数の排出部（６ｄ、１７ａ）に第１の割り当てで接続されており、および、
前記切替部材（１６）の第２の状態において、前記複数の供給部（６ｃ、１９ａ）が前記複数の排出部（６ｄ、１７ａ）に第２の割り当てで接続されている回転バルブにおいて、
前記切替部材が、複数の平行な通路を備えた長手体を形成する軸方向に延びる隔壁（２５）として構成されており、この場合、前記通路の各々が、回動軸線に対して同心状である複数の前記切替部材の環状溝（３９）の１つに接続されており、前記環状溝（３９）の各々が、前記供給部または排出部のそれぞれの位置固定した開口部（４０）に重なっており、
前記切替部材（１６）が複数の接続開口部（１７ａ）を有し、それらの接続開口部（１７ａ）が、ヒートポンプ内の中空要素（１）の積層の接続部（３ａ、３ｂ）に対して直列に配置されており、
前記切替部材（１６）は、複数の軸方向の穿孔部（１６ａ）を有し、それらの穿孔部（１６ａ）を通って前記流体が回転の中心軸線の方向に流れ、
前記切替部材（１６）は、複数の径方向の穿孔部（１６ｄ）を有し、それらの径方向の穿孔部（１６ｄ）の各々が流体流れに関して径方向を向いており、かつ、前記軸方向の穿孔部（１６ａ）の１つに接続されており、前記径方向の穿孔部（１６ｄ）が、周方向に互いにずらして配置されていて、周回状の螺旋を形成していることを特徴とする回転バルブ。
【請求項１９】
前記割り当てを変更するために、前記通路が、位置固定した内部シリンダ（２７）の内壁の、周方向にずらされて径方向を向いた開口部（２６）に重なり、前記内部シリンダ（２７）とこの内部シリンダを取り囲む外部ハウジング（２８）との間に、互いに分離されて軸方向に相互に前後に配置された環状室（２９）が設けられていることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項２０】
ａ）前記複数の供給部（１０１〜１１２）のうちの少なくとも１つの供給部が、第１の熱交換器割り当てにおいて、特に加熱器（１２０）のような第１の熱交換器を介して、関連付けられた排出部（２０１〜２１２）に接続されていること、
ｂ）前記複数の供給部（１０１〜１１２）のうちの少なくとも１つの別の供給部が、第２の熱交換器割り当てにおいて、特に冷却器（１１８）のような第２の熱交換器を介して、関連付けられた排出部（２０１〜２１２）に接続されていること、
ｃ）前記複数の供給部（１０１〜１１２）の残りの供給部が、通過部割り当てにおいて、特にそれぞれ１つの通過路（１２６）を介して、関連付けられた排出部に接続されていること、
を特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項２１】
前記切替部材（１１４）が多数の通過路（１２６）を備えた回転体（１１５）を有し、これらの通過路が、前記通過路割り当てにおいて前記残りの供給部（１０１〜１１２）を前記関連付けられた排出部（２０１〜２１２）に接続することを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項２２】
前記通過路（１２６）が軸方向に前記回転体（１１５）の中を延通していることを特徴とする請求項２１に記載の回転バルブ。
【請求項２３】
複数の、特に４つの環状室（１３１〜１３４）が前記回転体（１１５）の周囲に延びており、これらの環状室が、前記回転体（１１５）の状態に応じて、それぞれ前記供給部（１０１〜１１２）の１つおよび／または前記排出部（２０１〜２１２）の１つに接続されていることを特徴とする請求項２１および２２のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項２４】
前記環状室（１３１、１３２、１３３、１３４）のそれぞれ２つが、前記熱交換器の１つを介して対として互いに接続されていることを特徴とする請求項２３に記載の回転バルブ。
【請求項２５】
前記環状室（１３１〜１３４）が、径方向の開口部（１４１〜１４４）と軸方向に中断された接続路（１２８、１２９）とを介して、対として前記供給部（１０１〜１１２）の１つまたは前記排出部（２０１〜２１２）の１つに接続されていることを特徴とする請求項２４に記載の回転バルブ。
【請求項２６】
前記供給部が連続的に前記様々な通過路（１２６）または前記環状室（１３１〜１３４）と前記熱交換器の１つとを介して前記関連付けられた排出部（２０１〜２１２）に接続されるように、前記回転体（１１５）が設計されており、かつ、この回転体が固定的なハウジング（１２５）の中で段階的に回動可能であることを特徴とする請求項２４および２５のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項２７】
前記ハウジング（１２５）が、実質的に中空円筒の形状を有することを特徴とする請求項２６に記載の回転バルブ。
【請求項２８】
前記回転体（１１５）が軸方向に積層された複数の長手体要素を含むことを特徴とする請求項２１〜２７のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項２９】
前記長手体要素の少なくとも幾つかが共通部品として構成されていることを特徴とする請求項２８に記載の回転バルブ。
【請求項３０】
前記回転バルブの第１の個数の通過路（１２６）がそれぞれ第１の流れ方向に貫流され、前記回転バルブの第２の個数の通過路（１２６）が、前記第１の流れ方向とは逆向きの第２の流れ方向に貫流されることを特徴とする請求項２０〜２９のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項３１】
前記回転バルブの少なくとも１つの供給部（１０６、１１２）と１つの排出部（２０１、２０７）とが前記回転バルブの袋状通路（１６５、１６６）に接続されており、特に前記袋状通路（１６５、１６６）の前記供給部と前記排出部とが前記回転バルブの同じ端面側に連通することを特徴とする請求項３０に記載の回転バルブ。
【請求項３２】
前記第１の個数の通過路（１２６）と前記第２の個数の通過路（１２６）とのいずれもが、それらの長さにわたって、前記回転体の周方向におけるオフセット（１２６ａ）を有すること、特に、隣接する供給部（１０１〜１１２）と排出部（２０１〜２１２）との角距離の大きさにおけるオフセット（１２６ａ）を有することを特徴とする請求項３０または３１に記載の回転バルブ。
【請求項３３】
通過路の前記オフセット（１２６ａ）が、軸方向に互いに前後に配置された前記回転バルブの構造区域（１６９、１７０）における少なくとも１つの第１の部分オフセット（１２６ｂ）と１つの第２の部分オフセット（１２６ｃ）とを含むことを特徴とする請求項３２に記載の回転バルブ。
【請求項３４】
前記回転バルブの回転体（１１５）が共に回動するシール板（１５２）を有し、このシール板が、軸方向に面状に密封するようにハウジング（１２５）の固定シール板（１５１）に当接しており、特に前記シール板（１５１、１５２）がセラミック材料からなることを特徴とする請求項１〜３３のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項３５】
前記回転バルブの回転体（１１５）が、軸方向に互いに前後に配置された２つの部分体（１６９、１７０）を含み、前記部分体（１６９、１７０）が、軸方向に力が印加されて互いに支持し合っていることを特徴とする請求項１〜３４のいずれか１項に記載の回転バルブ。
【請求項３６】
前記部分体間にばね弾性部材（１６８）が、特に前記部分体（１６９、１７０）の通過路（１２６）を接続するための弾性接続片の形態で設けられていることを特徴とする請求項３５に記載の回転バルブ。
【請求項３７】
複数の中空要素（１）の各々に少なくとも１つの第１ゾーン（Ａ）と第２のゾーン（Ｂ）とが、前記中空要素（１）内に配置された作動媒体を熱力学的な状態変数に応じて移動させるために備えられており、
前記中空要素（１）の各々が、第１の流体によって貫流され得る前記中空要素（１）の第１の流路（３）を備えた前記第１のゾーン（Ａ）と、第２の流体によって貫流される得る前記中空要素（１）の第２の流路（４）を備えた前記第２のゾーン（Ｂ）とに接続されており、これにより、それぞれ熱エネルギーが前記流体の１つと前記ゾーンの１つ（Ａ、Ｂ）との間で交換可能であり、
前記ゾーンの１つの前記流路がバルブ装置（６、７）によって連続的に互いに連結可能であり、かつ、前記連結の順序が前記バルブ装置（６、７）によって前記ヒートポンプの動作中にシフトされ、
前記バルブ装置（６、７）が、請求項１〜３６のいずれか１項に記載の回転バルブを含むことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項３８】
前記中空要素（１）が吸着要素として構成されており、その際、前記吸着要素が、前記第１のゾーン（Ａ）の領域に前記作動媒体用の吸着／脱着領域を有し、かつ、前記第２のゾーン（Ｂ）の領域に前記作動媒体用の凝縮／蒸発領域を有することを特徴とする請求項３７に記載のヒートポンプ。
【請求項３９】
前記流路の少なくとも１つが端部側の接続片（１５）を有し、前記流体が、前記接続片（１５）の領域で複数の流れ経路（１４）に分配されることを特徴とする請求項３７または３８に記載のヒートポンプ。
【請求項４０】
前記流体用の１つまたは複数の流れ経路（１４）が、互いに連続して配置された部分要素（１０）間の間隙によって構成されていることを特徴とする請求項３７〜３９のいずれか１項に記載のヒートポンプ。
【請求項４１】
前記貫流経路（１４）が、表面積を拡大する構造、特にフィンを備えていることを特徴とする請求項３７〜４０のいずれか１項に記載のヒートポンプ。
【請求項４２】
前記中空要素（１）がそれぞれ個別のモジュールとして構成されており、これらのモジュールが、特に互いに熱接触していないことを特徴とする請求項３７〜４１のいずれか１項に記載のヒートポンプ。
【請求項４３】
隣接した中空要素（１）間に、熱絶縁性の、特に弾性の材料からなる層が配置されていることを特徴とする請求項４２に記載のヒートポンプ。
【請求項４４】
前記バルブ装置が、幾つかの個別の、特に電磁操作式のマニホールドバルブを連結して構成されていることを特徴とする請求項３７〜４３のいずれか１項に記載のヒートポンプ。
【請求項４５】
前記バルブ装置が、請求項１〜３６のいずれか１項に記載の回転バルブ（１００）を含むことを特徴とする請求項３７〜４４のいずれか１項に記載のヒートポンプ。
【請求項４６】
前記中空要素（１）の前記流路の少なくとも幾つかが、弾性を有する変形可能な接続片を介して前記回転バルブ（１００）の前記供給部および／または排出部（６ｃ、６ｄ、３０）に接続されていることを特徴とする請求項４５に記載のヒートポンプ。
【請求項４７】
前記第２の流体が空気であることを特徴とする請求項３７〜４６のいずれか１項に記載のヒートポンプ。
【請求項４８】
前記第２の流体の回転バルブ（１００）が、段状に螺旋化された隔壁（２５）を有する切替部材（２４）を具備し、特に螺旋の段部の個数が中空要素（１）の個数と一致することを特徴とする請求項３７〜４７のいずれか１項に記載のヒートポンプ。
【請求項４９】
前記切替部材（２４）が、特に共通部品として構成されて軸方向に互いに前後に配置された複数の切替部材要素（４９、５０）で構成されていることを特徴とする請求項４８に記載のヒートポンプ。
【請求項５０】
前記第２の流体が、前記中空要素（１）の第２のゾーン（Ｂ）にわたって２つの流路（４４、４５）を備えた回転バルブ（１００）を介して分配されることを特徴とする請求項３７〜４９のいずれか１項に記載のヒートポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の回転バルブ（すなわち、流体の複数の流れに関する複数の位置固定した個別の供給部を備えた供給領域と、前記流体の複数の流れに関する複数の、特に前記供給部と同数の位置固定した個別の排出部を備えた排出領域とを含み、前記供給領域と前記排出領域との間に、軸線を中心に回動可能な切替部材を備えた切替領域が設けられており、前記切替部材の第１の状態において、前記複数の供給部が前記複数の排出部に第１の割り当てで接続されており、および、前記切替部材の第２の状態において、前記複数の供給部が前記複数の排出部に第２の割り当てで接続されている回転バルブ）に関し、さらに、請求項１３の上位概念に記載の回転バルブ（すなわち、流体の複数の流れに関する複数の位置固定した個別の供給部を備えた供給領域と、前記流体の複数の流れに関する複数の、特に前記供給部と同数の位置固定した個別の排出部を備えた排出領域とを含み、前記供給領域と前記排出領域との間に、軸線を中心に回動可能な切替部材を備えた切替領域が設けられており、前記切替部材の第１の状態において、前記複数の供給部が前記複数の排出部に第１の割り当てで接続されており、前記切替部材の第２の状態において、前記複数の供給部が前記複数の排出部に第２の割り当てで接続されている回転バルブ）に関し、さらに、請求項１８の上位概念に記載の回転バルブ（すなわち、流体の複数の流れに関する複数の位置固定した個別の供給部を備えた供給領域と、前記流体の複数の流れに関する複数の、特に前記供給部と同数の位置固定した個別の排出部を備えた排出領域とを含み、前記供給領域と前記排出領域との間に、軸線を中心に回動可能な切替部材を備えた切替領域が設けられており、前記切替部材の第１の状態において、前記複数の供給部が前記複数の排出部に第１の割り当てで接続されており、前記切替部材の第２の状態において、前記複数の供給部が前記複数の排出部に第２の割り当てで接続されている回転バルブ）に関し、さらに、請求項３７の上位概念に記載のヒートポンプ（すなわち、複数の中空要素であって、前記中空要素の各々に少なくとも１つの第１ゾーンと第２のゾーンとが、前記中空要素内に配置された作動媒体を熱力学的な状態変数に応じて移動させるために備えられており、その際、前記中空要素の各々が、第１の流体によって貫流され得る前記中空要素の第１の流路を備えた前記第１のゾーンと、第２の流体によって貫流される得る前記中空要素の第２の流路を備えた前記第２のゾーンとに接続されており、これにより、それぞれ熱エネルギーが前記流体の１つと前記ゾーンの１つとの間で交換可能である中空要素と、バルブ装置であって、前記ゾーンの１つの前記流路が前記バルブ装置によって連続的に互いに連結可能であり、かつ、前記連結の順序が前記バルブ装置によって前記ヒートポンプの動作中にシフトされるバルブ装置とを含むヒートポンプ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
それぞれ熱力学的に活性な多数の流路を備えたヒートポンプを制御するために複数の流体流れをシフト連結する場合、基本的に回転バルブを用いることが公知である。
【０００３】
特許文献１は、板状の中空要素が互いに固定的に接続された積層構造のヒートポンプを開示しており、この場合、中空要素は吸着・脱着領域を含み、中空要素がそれぞれ流路となっている。これらの複数の流路は、中空要素の端部側に配置された対の回転バルブを介して直列に互いにシフト連結され、これにより、所定の構造寸法においてヒートポンプの性能を最適化することができる。
【０００４】
本発明に係るこのような当該分野のヒートポンプには、可能な多くの用途、例えば、建築設備工学等の定置技術における廃熱利用、ソーラー空調システムまたは車両用、特に商用車用の独立型空調設備などの用途がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００７／０６８４８１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、回転バルブおよびヒートポンプを構造寸法、構造コストおよび性能に関してさらに改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、冒頭に挙げた回転バルブに関して、本発明に従って、請求項１に記載の特徴により解決される。軸方向を向いた開口部を備えた回転バルブの切替部材を実現することによって、流体流れをシフト連結するために有効かつ特にコンパクトな解決手段が提供される。冒頭に挙げた従来技術からは、ただ、シフト連結の領域における径方向を向いた流れ開口部のみが公知であるが、これは、少なくとも構造スペースに関して高コストの解決手段、例えば、互いにずらして径方向に向けて配置された開口部を内部に有する二重壁のシリンダ、といった解決手段に導くことになる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明に係る回転バルブは、ヒートポンプに関して相異なる温度の複数の流体流れを制御すること、例えば熱を回収することに適しているだけでなく、また一般的に流体流れをシフト連結すること、例えば化学反応器における溶液の含有物を回収することにも適している。
【０００９】
この場合、好適な詳細形態では、前記切替部材は、軸方向の長手体として構成されており、位置固定したほぼ円筒状の壁部内に収容されている。その際、供給部または排出部が、壁部における径方向を向いた開口部を介して結合されている。これにより、特に、平行な流路からなる積層体を接続するために、供給部あるいは排出部を特に均一に離間して直線状に適切に配置することが可能となる。
【００１０】
この場合、特に好ましくは、前記長手体は、複数の供給部と同数の、軸方向を向いた個別の流体流れ用通路を持ち、その際、各通路は、壁部の前記開口部の１つに接続するための径方向の開口部を有する。軸方向の個別の通路は、例えば軸に沿って長手方向を向いた穿孔によって製造することができる。特に、前記通路は直線状にかつ平行に延在でき、これによって、従来技術により公知である通路の螺旋化が必要ではなくなる。
【００１１】
特に有利であるのは、隣接した流体流れの混合を回避するために、両者の少なくとも一方、すなわち長手体または壁部が、環状に周回しているシール部材を有し、これらのシール部材は、前記両者のもう一方、すなわち長手体または壁部と共に密封する働きをする。これにより、壁部の、前記軸方向にずらされた開口部が互いに分離されている。その際、好ましくは、製造が容易になるように、環状のシール材が、径方向の突出部において両者の少なくとも一方、すなわち長手体または壁部によって収容されている。また、代替的または補完的に、シール材は、前記長手体および／または前記壁部と一体的に構成することもできる。長手体および壁部の材料を適切に選定した場合、当該構成部品の材料が同時にまた密封作用を有することも可能であり、例えば、１つまたは複数のプラスチックと金属とからなる材料ペアを適切に選択した場合にこれが可能となる。シールをそれぞれの構成部品に一体化して構成することも可能であり、これは、構成部品とは別の材料からなるシールをこの構成部品に対して噴着させることによって実現される。
【００１２】
本発明の第１の有利な実施形態の場合、前記長手体がほぼ一体的な構成部品として形成されている。これは、例えばプラスチック製の射出成形部品であってもよく、このような射出成形部品は、特に後加工における１つまたは複数のステップを通じて、例えば長手方向の通路のために穿孔部を設けるステップを通じて後加工されている。
【００１３】
適当な代替実施形態では、前記長手体は軸方向に積層された複数の長手体要素としても構成することができる。このように複数の長手体要素に分割することでモジュール構造が可能となり、このモジュール構造は、共通部品化というコンセプトに基づいて、様々な個数の流路に容易に適合可能である。この場合、好ましくは、前記長手体要素の少なくとも幾つかが共通部品として構成されている。
【００１４】
別の好ましい実施形態では、前記切替部材が、その中を軸方向に通る回動可能な軸によって支持されており、その際、この軸は、好ましい詳細形態では、軸方向に互いに前後に配置された複数の構成部品を保持するための連結棒として構成されている。これにより、前記切替部材は、閉鎖部品の保守または交換のために容易に解体することができる。
【００１５】
好ましい詳細形態では、前記切替部材が端部側で支承部材を介して回動可能に支承されており、その際、特に前記支承部材が流体を封止するための回転シールを有する。一般的にこれにより、摩擦力が低減されることで前記切替部材の精密な案内が可能となる。その際、前記回転シールは流体漏出に対する補足的な遮断部となり、この遮断部は、特に健康または環境に有害な流体の場合に有用である。好都合には、前記切替部材の対向し合う端部にそれぞれ支承部材を設けておくことができる。
【００１６】
本発明に係る回転バルブは、特に数多くの供給部および排出部を連結することに適しており、従って、１つの好ましい実施形態では、それぞれ少なくとも４つの、特に少なくとも８つの供給部および排出部が具備されている。
【００１７】
さらに、本発明の前記課題は、冒頭に挙げた回転バルブに関して、請求項１３に記載の特徴によって解決される。回転バルブの本発明に係るこの解決手段の場合、前記個別のシール材を隔壁の端部側の領域に設けることによって、および、前記シール材が密封しながら支持することによって、前記切替部材の個別の通路を特に良好に封止することが実現され、これにより、前記回転バルブの効率および動作信頼性が、簡単な手段によって従来技術に比べて格段に改善される。
【００１８】
前記シール材は、特にＵ字状、Ｈ字状またはＸ字状の断面を有してもよい。また、それ以外の適切な断面も考えられる。１つの有利な実施形態では、前記シール材は、弾性のシール突起部を有するように構成されており、このシール突起部は内壁に当接している。その際、一般的に有利であることに、前記シール材は、形状結合によって隔壁の溝内に嵌め込まれており、これにより、接着またはその他の高コストの固定方式による対策が必要でなくなる。
【００１９】
一般的に有利であることに、このような実施形態の場合、割り当てを変更するために、通路は、位置固定した内部シリンダの内壁の、周方向にずらされて径方向を向いた開口部にシフトして重なる。その際、前記内部シリンダとこの内部シリンダを取り囲む外部ハウジングとの間に、互いに分離されて軸方向に相互に前後に配置された環状室が設けられている。この構造形態の場合、径方向を向いた開口部がシフトして重なることによって連結が実現される。この場合、特に周方向において前記シール材の幅を適切に設計することによって、摺動中に開口部と通路とを所望通りに分離することが実現できる。その際、前記シール材を十分に幅広く設計した場合、回転する切替部材の旋回時に常時、隣接した流路が接続されることを防止できる。この場合、前記流路の全てについて平均的な開口時間は適宜短縮される。あるいはまた、周方向に狭くなったシール材を設けることもでき、この場合、隣接した流路が不所望に接続されることを回避できるように、回転する切替部材は、流体流れの混合を回避するために十分高速な段階的切替移動によって回動される。
【００２０】
さらに、本発明の前記課題は、冒頭に挙げた回転バルブに関して、請求項１８に記載の特徴によって解決される。本発明に係るこの実施形態の場合、同心の環状溝によって、供給路をコンパクトに確実かつ低コストで接続することが実現される。このような構造上の解決手段は、特にただ比較的少数の、例えば２〜４つの流路を備えた回転バルブに関して好都合である。しかし基本的にはまた、それ以上の流路を備えた実施態様に対しても用いることができる。またこの解決手段の場合、好都合であることに、割り当てを変更するために、通路は、位置固定した内部シリンダの内壁の、周方向にずらされて径方向を向いた開口部に重なる。その際、前記内部シリンダとこの内部シリンダを取り囲む外部ハウジングとの間に、互いに分離されて軸方向に相互に前後に配置された環状室が設けられている。
【００２１】
本発明の前記課題は、冒頭に挙げたヒートポンプに関して、請求項３７に記載の特徴によって解決される。本発明に係る回転バルブを前記ヒートポンプと組み合わせることは特に有利である。これは、前記回転バルブを密封性または構造寸法に関して最適化することによって、ヒートポンプの構造寸法または性能に関する特性も改善されるからである。
【００２２】
さらに、前記中空要素を部分要素の複数の平行な層の積層体として構成することによって、周囲を流れる流体と前記中空要素の熱力学的に活性な領域との間の特に良好な熱伝導を保証できる。これにより、ヒートポンプの性能を、所定の構造寸法の場合にも増大させることができる。
【００２３】
通例、第１のゾーンとの交換状態にある第１の流体と、第２のゾーンとの交換状態にある第２の流体とは、互いに異なっていて回路内に接続部を有することはないであろう。本発明においては、要求仕様に応じて材料的に同一の流体であってもよく、これらの流体は、構成に応じて相互の接続部を有することも可能である。
【００２４】
本ヒートポンプの好ましい１実施形態の場合、前記中空要素が吸着要素として構成されており、第１のゾーンの領域に作動媒体用の吸着／脱着領域を有し、第２のゾーンの領域に作動媒体用の凝縮／蒸発領域を有する。本ヒートポンプの使用分野に応じて、作動媒体と吸着／脱着剤とを異なるように選定することもできる。
【００２５】
好ましい詳細形態では、流路の少なくとも１つが端部側の接続片を持ち、この場合、流体は、これらの接続片の領域で複数の流れ経路に分配される。好適な詳細形態では、流体用の１つまたは複数の流れ経路を、互いに連続して配置された部分要素間の１つまたは複数の間隙によって容易に構成することができる。１つの好ましい詳細形態では、前記間隙は表面積を拡大する内部構造を備えることもできる。
【００２６】
特に好ましい実施形態では、前記中空要素はそれぞれ個別のモジュールとして構成されており、特に互いに熱接触していない。このようにすることで、隣接した流れ経路間の熱エネルギーの不所望な交換が低減される。このことは、特に、当該時点の連結の仕方により、隣接した流れ経路の互いの温度差が大きくなるような場合に重要である。この場合、好ましい別態様では、隣接した中空要素間に、熱絶縁性の、特に弾性の材料からなる層を配置しておくことができる。例えば、これは、発泡プラスチックまたは繊維質の絶縁マットであってもよい。
【００２７】
本発明の可能な１実施形態の場合、バルブ装置が、幾つかの個別の、特に電磁操作式のマニホールドバルブを連結して構成することができる。特に比較的少数の流れ経路を備えたヒートポンプの場合、個別バルブのこのような連結が好都合なことがあり、この場合、特に流れ経路の数を増やす際に本発明に係る回転バルブが有利である。
【００２８】
特に好ましい１実施形態の場合、バルブ装置が、請求項１〜３６のいずれか１項に記載の少なくとも１つの、特に少なくとも２つの回転バルブを含む。これは、これらの本発明に係る回転バルブによって流体流れを低コストで確実に切り替えることができるからである。
【００２９】
有利な１詳細形態では、前記中空要素の流路の少なくとも幾つかが、弾性を有する変形可能な接続片を介して回転バルブの供給部および／または排出部に接続されている。これにより、熱作用によって生じたヒートポンプの膨張を容易に補償することができ、このことは、特に中空要素の大きな積層体の場合に有用である。
【００３０】
本発明の特に好ましい１実施形態の場合、前記第２の流体が空気からなる。これにより、空気は、例えば加熱または冷却等の調節のために、直接、特に第２のゾーンの中空要素を介して導通させることができる。この場合、ヒートポンプの設計および動作方式に応じて、気流は、例えば建物や車両の暖房または冷房のために用いることができる。しかしまた、この空気は、本発明においては、例えば人や技術設備のために調節された周囲大気として用いずに、非常に一般的に、熱運搬媒体とみなすこともできる。
【００３１】
本発明に係る好ましい１実施形態では、前記第２の流体の回転バルブが、段状に螺旋化された隔壁を有する切替部材を具備し、この場合、特に螺旋の段部の個数が中空要素の個数と一致する。これにより、このような切替部材は、周囲を覆うただ一重の壁のシリンダと組み合わせることができ、比較的高コストで製造しなければならない隔壁の連続螺旋を設ける必要がなくなる。このような構造形態は、特に空気などの気体状の流体に関して、体積流量が大きく、同時にまた圧力差が小さい場合に望ましい。なぜなら、例えば、二重壁の外部シリンダの環状室のような措置は、ここでは妨害作用を及ぼす恐れがあるからである。この場合、製造が特に簡素化されるように、前記切替部材は、特に共通部品として構成された、軸方向に互いに前後に配置されている複数の切替部材要素で構成されている。
【００３２】
本発明のさらに別の有利な実施例では、前記第２の流体が、前記中空要素の第２のゾーン（Ｂ）にわたって２つの流路を備えた回転バルブを介して分配される。ただ２つだけの通路を介するこのような分配は、特に熱容量が比較的小さな気体状の流体、例えば空気の場合に有利である。なぜなら、これにより、圧力差が小さい場合に大きな流れ断面が、従ってまた大きな体積流量が実現できるからである。
【００３３】
前記回転バルブのさらに別の好ましい実施例は、前記複数の供給部のうちの少なくとも１つの供給部が、第１の熱交換器割り当てにおいて、特に加熱器のような第１の熱交換器を介して、関連付けられた排出部に接続されていることを特徴とする。この熱交換器は、好ましくは、回転バルブの外部に配置された熱源である。前記複数の供給部のうちの少なくとも１つの別の供給部が、第２の熱交換器割り当てにおいて、特に冷却器のような第２の熱交換器を介して、関連付けられた排出部に接続されている。この第２の熱交換器は、好ましくは、同様に回転バルブの外部に配置されたヒートシンクである。前記複数の供給部の残りの供給部は、通過部割り当てにおいて、特にそれぞれ１つの通過路を介して、関連付けられた排出部に接続されている。前述した回転バルブは、さらにその前に説明したような、同相に制御された２つの回転バルブに取って代わることができる。これにより、必要なシールの数を格段に削減することができる。さらに、この回転バルブの動作時に生じる摩擦モーメントを低減することができる。この前述した回転バルブが必要とする構造スペースは、対として統合されることでこの回転バルブ１つと同じ機能を果たす、さらにその前に説明した回転バルブの場合よりも小さい。また、この種の回転バルブを製造するための材料使用量も低減される。その上、不所望な圧力損失を生じる内部の平行な長い流体経路と、内部の熱伝達部とを削減することができる。さらにまた、複数の回転バルブを同期させて同相で駆動するには制御技術上高コストを要するが、このような駆動を必要としなくなる。本発明に係るこの回転バルブは、簡単な方法で、関連付けられた供給部と排出部とを段階的に直接相互に接続すること、または両熱交換器の一方を介して相互に接続することを可能にする。これにより、回転バルブの製造コストを著しく低減できる。その上、装置全体の配置をよりコンパクトで、より平坦にすることが可能となる。
【００３４】
前記回転バルブのさらに別の好ましい実施例は、前記切替部材が多数の通過路を備えた回転体を有し、これらの通過路が、前記通過路割り当てにおいて前記残りの供給部を前記関連付けられた排出部に接続することを特徴とする。上述したこの回転バルブは、前記熱交換器の一方、特に熱源およびヒートシンクの一方を介して、あるいは前記熱交換器を迂回するバイパスとしての前記通過路のうちの１つを介して、複数の熱的に活性なモジュールによって簡単な方法で、閉じた流体回路を制御することを可能にする。各２つの熱的に活性なモジュールの間にある前記熱交換器の中間接続部の場所は、前記回転体を移動することによって段階的に移動させることができる。
【００３５】
前記回転バルブのさらに別の好ましい実施例は、前記通過路が軸方向に前記回転体を延通していることを特徴とする。前記通過路は、好ましくは直線状に前記回転体の中を延通している。
【００３６】
前記回転バルブのさらに別の好ましい実施例は、複数の、特に４つの環状室が前記回転体の周囲に延在しており、これらの環状室が、前記回転体の状態に応じて、前記供給部および／または排出部のそれぞれ１つに接続されていることを特徴とする。前記環状室は、径方向に内側が前記回転体によって、径方向に外側が前記回転体のハウジングによって画定されている。軸方向において、前記環状室は好ましくは径方向の画定壁によって画定され、これらの画定壁は前記回転体から径方向に外へ向かって延びている。
【００３７】
前記回転バルブのさらに別の好ましい実施例は、前記環状室のそれぞれ２つが、前記熱交換器の一方を介して対として互いに接続されていることを特徴とする。関連付けられた流路は、前記供給部の１つから前記環状室の１つを介して前記熱交換器の一方にまで延びている。そして、この熱交換器から、前記流路は、割り当てられた次の環状室を介して、関連付けられた排出部にまで延びている。
【００３８】
前記回転バルブのさらに別の好ましい実施例は、前記環状室が、径方向の開口部と軸方向に中断された接続路とを介して、対として前記供給部の１つまたは前記排出部の１つに接続されていることを特徴とする。前記接続路は、これらの接続路が、関連付けられた供給部を前記熱交換器の一方を介して、関連付けられた排出部に接続することによって、中断されている。それに対して、前記通過路はバイパスとなっていて、流体の流れが前記熱交換器を迂回し、すなわち直接前記供給部の１つとそれに関連付けられた排出部との間を通ることを可能にする。
【００３９】
前記回転バルブのさらに別の好ましい実施例は、連続的に様々な通過路または前記環状室と前記熱交換器の一方とを介して前記供給部が前記関連付けられた排出部に接続されるように前記回転体が設計されており、かつ、前記回転体が固定的なハウジングの中で段階的に回動可能であることを特徴とする。これにより、簡単な方法で、常時２つの供給部が前記熱交換器のそれぞれ１つを介して前記関連付けられた排出部に接続されていることが可能となる。残りの供給部は、前記通過路を介して、関連付けられた排出部に接続されている。
【００４０】
前記回転バルブのさらに別の好ましい実施例は、前記ハウジングが、実質的に中空円筒の形状を有することを特徴とする。前記中空円筒のシェルは、好ましくは、ただ接続通路によってのみ中断されており、これらの接続通路は、前記環状室をそれに関連付けられた熱交換器に接続する。前記供給部および排出部は、好ましくは、前記ハウジングの、それ以外では閉じられている端壁を通って延びている。
【００４１】
前記回転バルブのさらに別の好ましい実施例は、前記回転体が軸方向に積層された複数の長手体要素を含むことを特徴とする。前記長手体要素は、例えば、前記回転体の中を延通している駆動軸上に積層することができる。前記長手体要素は、材料結合、例えば溶接または接着によって互いに結合できる。しかしまた、前記長手体要素を互いに圧接することも可能である。
【００４２】
前記回転バルブのさらに別の好ましい実施例は、前記長手体要素の少なくとも幾つかが共通部品として構成されていることを特徴とする。これにより、前記回転バルブの製造および／または組立が簡素化される。
【００４３】
前記回転バルブのさらに別の好ましい実施例の場合、前記回転バルブの第１の個数の通過路がそれぞれ第１の流れ方向に貫流されることが実現されており、この場合、前記回転バルブの第２の個数の通過路が、前記第１の流れ方向とは逆向きの第２の流れ方向に貫流される。これにより、簡単な方法で、例えば熱的に活性なモジュール内の貫流方向を、一方では吸着と脱着との間、および他方では蒸発と凝縮との間の工程切替時に反転させることができる。このことは、ヒートポンプの全体的効率にとって有利である。なぜなら、冷却工程および加熱工程の際に前記熱的に活性なモジュール（例えば収着モジュール）内の前記流れ方向に沿って温度プロファイルの適合が向上するからである。
【００４４】
この場合、好ましい詳細形態では、前記回転バルブの少なくとも１つの供給部と１つの排出部とが前記回転バルブの袋状通路に接続されており、その際、特に前記袋状通路の供給部と排出部とが前記回転バルブの同じ端面側に連通する。このような袋状通路によって、前記流体流れを容易に逆方向に転向させることができ、その際、この転向の場所は、前記回転バルブの更なる切替時に一緒に進む。前記袋状通路は、好ましい詳細形態では、軸方向に延びており、前記回転体の環状室への径方向の接続開口部を持つ。
【００４５】
様々な流れ方向を容易に実現するために、好ましい回転バルブでは、前記第１の個数の通過路と前記第２の個数の通過路とのいずれもが、それらの長さにわたって、前記回転バルブの周方向にオフセットを有すること、特に隣接する供給部と排出部との距離の大きさにおけるオフセットを有することが実現されている。この場合、特に好ましくは、通過路の前記オフセットは、軸方向に互いに前後に配置された前記回転バルブの構造区域における少なくとも１つの第１の部分オフセットと１つの第２の部分オフセットとを合計したものになる。このことは、圧力損失および／または製造技術の点で有利となり得る。特に、前記オフセットが、３つ以上の部分オフセット、例えば４つの部分オフセットを合計したものになり得る。
【００４６】
また別の態様では、好ましいが必須ではなく、前記第１の流れ方向の前記通過路の個数が、前記第１の流れ方向とは逆向きの前記第２の流れ方向の前記通過路の個数と異なっていてもよい。
【００４７】
一般的に好ましい１実施形態では、前記回転バルブの回転体が共に回動するシール板を有し、このシール板が、軸方向に面状に密封するようにハウジングの固定シール板に当接している。この場合、特に前記シール板はセラミック材料からなる。これにより、隣接する通過路の信頼性のある封止が実現でき、その際、特に、前記通過路を供給部と排出部とにシフト連結することが、前記シール板の開口部にシフトして重なることによって実現できる。
【００４８】
さらに別の有利な実施形態では、前記回転バルブの回転体が、２つの軸方向に互いに前後に配置された部分体を含み、その際、これらの部分体は、軸方向に力が印加されて互いに支持し合っている。このようにして、例えば端面のシールおよび／またはその他のシールは、力が印加されて圧し付けられる。この場合、好ましい詳細形態では、前記部分体間にばね弾性部材が設けられており、このばね弾性部材によって前記力の印加は少なくとも支援される。特に好ましくは、前記ばね弾性部材は、前記部分体の通過路を接続するための弾性接続片の形態で構成することができる。例えば弾性材料製の短ホースまたは波形ベローズの形態であるこのような接続片によって、前記部分体の通過路の区域を流体密に貫通接続することができる。前記接続片に弾性予荷重を加えること（圧縮すること）によって、例えばハウジング側の端表面に対向する前記回転体のシールに対して力を印加することができる。
【００４９】
あるいは、軸方向の弾性公差補償は、互いに前後に配置された部分体間の永久弾性の成形部品によって、または前記回転体の端面における弾性予荷重が加えられたシール要素によって実現できる。
【００５０】
本発明のその他の特徴および利点については、以下で説明する実施例および従属請求項によって明らかにする。
【００５１】
以下において、本発明の複数の好ましい実施例について説明し、添付した図面を用いて詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係るヒートポンプを示す全体立体図である。
【図２】図１のヒートポンプを示す分解図である。
【図３】図１のヒートポンプを示す側面図である。
【図４】図１のヒートポンプの中空要素を示す立体断面図である。
【図５】図１のヒートポンプの中空要素からなる積層体を示す立体図である。
【図６】図５の積層体の立体模式図から一部を切り取った部分拡大図である。
【図７】本発明に係る回転バルブの第１の実施例を示す立体分解図である。
【図８】図７の回転バルブの回動可能な切替部材を示す、一部を切り取った立体図である。
【図９】図８の切替部材の、複数部品で構成された変更態様を示す。
【図１０】長手体として構成された図９の切替部材が有する長手体要素を示す。
【図１１】回転バルブの別の実施例の切替部材を示す立体図である。
【図１２】図１１に示した切替部材を備えた回転バルブの部分断面図である。
【図１３】図１２の回転バルブの、切替部材の回動軸線に対して垂直方向の断面図である。
【図１４】図１３の回転バルブの変更態様を示す部分断面図である。
【図１５】図１２の回転バルブを示す、一部を切り取った全体図である。
【図１６】図１２および図１５の回転バルブを示す、一部を切り開いたさらに別の図である。
【図１７】回転バルブのさらに別の実施例を示す、回動軸線に対して平行に延びる断面図である。
【図１８】図１７の回転バルブを示す、線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図１９】流路数が７つの場合における本発明に係る回転バルブの切替工程を示す模式図である。
【図２０】回転バルブのさらに別の実施例が第１のバルブ状態にあるところを示す模式断面図である。
【図２１】図２０のバルブが第２のバルブ状態にあるところを示す。
【図２２】図２０の回転バルブの展開模式図であり、この展開は全体で５４０°にわたって行われている。
【図２３】図２０の回転バルブの中央部における切替部材構成部品を示す立体スケッチ図である。
【図２４】図２０の回転バルブの端部側における切替部材構成部品を示す立体スケッチ図である。
【図２５】さらに別の実施例に係る回転バルブの切替機能を示す簡略図である。
【図２６】図２５の回転バルブが第１の状態にあるところを示す展開図である。
【図２７】図２６の回転バルブが第２の状態にあるところを示す。
【図２８】図２６および図２７の回転バルブを示す長手方向断面詳細図である。
【図２９】図２８の線ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸに沿った断面図である。
【図３０】図２８の線ＸＸＸ−ＸＸＸに沿った断面図である。
【図３１】図２６の回転バルブの変更実施形態が第１の状態にあるところを示す展開図である。
【図３２】図３１の回転バルブが第２の状態にあるところを示す。
【図３３】回転バルブのさらに別の実施形態の切替機能を示す模式図である。
【図３４】図３３の回転バルブが第１の切替状態にあるところを示す展開図である。
【図３５】図３４の回転バルブの変更態様を示す。
【図３６】図３５の回転バルブの構造的な実現態様を示す模式図である。
【図３７】図３６の線Ａ−ＡおよびＢ−Ｂに沿った模式断面図である。
【図３８】図３３〜図３７に示した回転バルブに関する温度プロファイルを示す模式図である。
【実施例】
【００５３】
図１にはヒートポンプが示されており、このヒートポンプの場合、複数の、ここでは全部で１２個の中空要素１が、積層式で互いに平行に配置されている。中空要素１からなるこの積層は、連結棒２を介して取り外し可能に結合されて１つの構造ユニットとなっている。
【００５４】
前記中空要素１の各々は、吸着／脱着ゾーンの形態である第１のゾーンＡと、蒸発／凝縮ゾーンの形態である第２のゾーンＢとを有する。前記第１のゾーンＡは、前記中空要素１の各々に関して、図示されていないポンプを介して搬送されて貫流する第１の流体のそれぞれ第１の流路３が導通されてそれにより支持され、前記第２のゾーンは、前記中空要素１の各々に関して、第２の流体の第２の流路４が導通されてそれにより支持される。この第２の流体は、本例では第１の流体とは異なっているが、必ずしも異なっている必要はない。ここでは、前記流路３、４の各々は端面側の接続部３ａ、３ｂを有し、これらの接続部は互いに反対方向を向いており、それぞれ、前記流路３、４を貫流する流体のための供給部または排出部として働く。
【００５５】
前記連結棒２を介して結合されている中空要素１からなる積層は、本ヒートポンプの支持フレーム５内に配置されている。この支持フレーム５の外側に全部で４つの回転バルブが配置されており、中空要素１の前記積層に接続されている。その際、２つのほぼ同構造の回転バルブ６が、前記収着側Ａの供給部および排出部３ａ、３ｂに接続されている。特にバルブ内で分離された流路の個数に関して前記回転バルブとは一般的に異なった構成であるが、２つの互いに同構造である回転バルブ７が、中空要素１の前記第２のゾーンあるいは蒸発／凝縮側Ｂに接続されている。
【００５６】
前記回転バルブ６、７は、全体が互いに平行に整向されている。その際、前記回転バルブ６、７の回動中心軸６ａ、７ａがモジュール式の駆動ユニット８に接続されており、この駆動ユニットは図２に模式的に示されている。この駆動ユニット８は電動モータ８ａを含み、この電動モータによって、歯付ベルト８ｂを介して、４つの駆動輪８ｃが前記回転バルブ６、７のそれぞれの軸７ａ、６ａを駆動するために同期して動かされる。本構造の場合、全ての回転バルブ６、７が同じ角速度で駆動される。
【００５７】
中空要素１の前記収着側Ａの回転バルブ６は供給領域６ｂを有しており、この供給領域は１２個の個別の供給部６ｃを具備し、従って、前記１２個の中空要素の各々は、前記回転バルブ６内の個別の通路に相当する。前記蒸発器側Ｂの前記回転バルブ７は、より少数であるただ４つの個別の供給部７ｃを供給領域７ｂに有する。なぜなら、ヒートポンプのこの側では、通例、前記流路を前記収着側ほど厳密に分離する必要がないからである。従って、それぞれ前記中空要素１の複数個が、それらの第２のゾーンＢに関して、それぞれ前記バルブ７内の流路の１つに同時に接続されている。この点については、従来技術である特許文献１の解説を参照のこと。
【００５８】
前記隣接する中空要素１は互いに離間して保持されており、この保持は、ここでは前記中空要素間の適切なスペーサ部材９によって実現される。従って、前記中空要素１間にそれぞれ空隙が残されており、これにより、前記中空要素は互いに良好に熱絶縁されている。この熱絶縁をさらに改善するために、断熱板４３（図６を参照）、例えば発泡ポリマー製または繊維質断熱材製の断熱板を挿入しておくことができる。
【００５９】
前記中空要素１の前記個々の接続部３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂは、前記回転バルブ６、７の対応接続部６ｄ、７ｄに接続されており、これらの対応接続部は、それぞれ一列に整向されて、前記ほぼ円筒状に形成された回転バルブの排出領域の壁部から径方向に延びている。本ヒートポンプの熱作用による回動を補償するために、前記回転バルブ６、７の前記接続部７ｄ、６ｄは、弾性の接続片、例えばホース部材または波形ベローズを介して、中空要素１からなる前記積層の前記接続部３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに接続されている。
【００６０】
特に図４〜図６から明らかなように、前記個々の中空要素１は、流体を備えた熱交換器を最適化するためにそれぞれ部分要素１０の積層として構成されており、これらの部分要素の中をそれぞれ前記流体が貫流する。前記部分要素１０の各々は板状の平坦な要素として構成されており、その中に複数の吸着要素１１が前記流体の流れ方向に互いに並んで配置されていて、前記流体流れ方向に対して垂直方向のブリッジ１２を介して材料密に互いに分離されている。前記吸着要素１１は、主として前記第１のゾーンＡの領域に配置されており（図４を参照）、その際、前記ゾーンＢにも同様に、前記ブリッジ１２を介して互いに分離された蒸発／凝縮構造体が設けられている。図示されていないこれらの構造体は、例えば毛管構造体からなり、十分な量の作動媒体を液相でしっかりと保持することができる。前記吸着要素１１は本実施例では活性炭からなり、前記作動媒体はメタノールである。ヒートポンプの温度範囲および使用目的に応じて、吸着材料、作動媒体および蒸発器領域の構成を任意に組み合わせることが考えられる。また基本的に、本発明に係るヒートポンプは、前記吸着／脱着方式に限定されているわけではなく、任意の適切な熱力学的に活性な中空要素１、例えば化学吸着作用を有する中空要素を設けることもできる。
【００６１】
前記部分要素１０の各々は、蓋板１０ａによって材料密に閉じられた板要素として形成されている。これらの閉じられた要素１０は、小さなスペーサ部材１４ａ（図６を参照）を介して互いに離間して積層され、かつ、前記中空要素の外部密閉板１３に対して離間して保持される。従って、本例ではそれぞれ３つの部分要素１０が積層されてなる前記中空要素１の各々に、前記流体用に４つの平坦な貫流経路１４が存在する。これらの貫流経路１４は、流体流れ方向に全体にわたって延在するスペーサ部材１４ａによってさらに細分されている。これらのスペーサ部材１４ａは、諸構成部品をさらに削減するために、蓋板１０ａおよび／または密閉板１３における打ち出しであってもよい。
【００６２】
さらに、前記貫流経路１４は、図示されていない表面積を拡大する構造体、例えばフィンを備えていてもよい。
【００６３】
前記流体用の前記中空要素１の端部側接続領域に接続片１５が設けられており、これらの接続片は、収集タンク方式または吸入口方式で、前記部分要素１０間の前記複数の貫流領域１４へ前記流体を分配する。
【００６４】
前記蓋板１０ａと前記ブリッジ１２とによって密封して分離された前記部分要素１０の室の各々から、側方にそれぞれ注入細管１６が突き出ており（図５を参照）、この注入細管を介して前記個々の室を真空排気して室に作動媒体を注入することができる。この注入の後、前記注入細管１６は、例えば押圧によって持続的に閉鎖される。この注入工程を簡素化するために、それぞれ密封して分離された室の、対向する各端面に注入細管１６が配置されており、これにより、前記室の中をその長手方向に、すなわち前記流体の流れ方向に対して垂直方向に、前記作動媒体を貫流させることができる。こうして、注入工程中に一方の側で真空を印加し、対向するもう一方の側で前記対応する注入細管を介して前記作動媒体を供給することができる。
【００６５】
全体として、部分要素１０を備えて分離された中空要素１からなる本ヒートポンプのこのモジュール構造によって、前記個別の中空要素の熱絶縁により熱効率が改善されるだけでなく、また保守が容易な構造が提供されて、ただ不具合のある中空要素だけを交換すればよく、中空要素の積層全体を交換する必要がなくなる。
【００６６】
図１〜図３のヒートポンプ図に模式的に示された回転バルブ６、７は、それらの構造様式において、前記様々な流路のシフト連結が、径方向を向いた隔壁を介して、それに接する、二重壁シリンダ内の環状室に接続することによって行われるという点で従来技術に一致している。前記隔壁は、前記シリンダ壁の開口部に接続して前記回転バルブの切替領域を形成する。
【００６７】
図７には、このような回転バルブの本発明に係る発展形態が示されており、この回転バルブは、特に好ましい実施態様において、前述したヒートポンプと直接組み合わせることができ、とりわけ構造寸法が小さくなり、製造が簡素化され、個別の通路の密封性が向上するという点で利点を有する。
【００６８】
この場合、回動可能に駆動される切替部材１６が、ただ一重の壁の中空シリンダ１７内に配置されており、この中空シリンダは、中空要素１の前記積層の接続部３ａ、３ｂに接続するために直列に配置された等間隔の接続開口部１７ａを有する。図８に、前記切替部材１６が個別に示されている。これは、ほぼ円筒状の長手体として構成された要素であり、中心軸または中心軸線１８を中心に回動可能である。前記切替部材１６は、その周方向に幾つかの軸方向の平行な穿孔部１６ａを有し、その個数はここでは１２個であり、前記中空要素の個数あるいは個別のシフト連結された流路の個数に一致する。円筒状の長手体として形成された前記切替部材１６の長さにわたって、一連の、ここでは環状に周回する径方向の突出部１６ｂが設けられている。これらの突出部１６ｂは対として設計されており、これにより、対となった突出部の間に、図示されていないリングシールが形状結合によって保持されている。これにより、全体としてシール部材が等間隔の環状室１６ｃの構成のために形成され、これらの環状室は、前記シールリングを介して流体密に互いに分離されている。各環状室１６ｃは、流体流れに対して径方向を向いた穿孔部１６ｄを有し、この穿孔部がそれぞれただ１つの軸方向の通路１６ａに連通する。これらの径方向の穿孔部１６ｄは適宜周方向に互いにずらして配置されており、これにより、これらの穿孔部は、前記ピッチ１を備えた周回状の螺旋を形成する。従って、全体として、端面側で軸方向に連通する通路穿孔部１６ａの各々が、ただ１つの環状室１６ｃに径方向に接続されている。その際、前記環状室１６ｃの各々は、残りの他の環状室に対しては流体密に封止されて、中空要素１の積層への前記接続開口部１７ａの１つに位置合わせされている。
【００６９】
図７が示すように、前記通路１６ａの端面側の軸方向開口部は、制御ディスク１９の軸方向を向いた対応開口穿孔部１９ａ上を摺動する。前記制御ディスクは、端面側で密閉するように前記回転バルブ上に載設されて、位置固定的に密封するように外部シリンダ１７に接続されている。
【００７０】
従って、前記個々の軸方向の通路１６ａは、前記切替部材１６の回動中に一緒に移動される軸方向の開口部として、前記制御ディスク１９の、位置固定されて軸方向を向いた前記様々な供給開口部１９ａにシフトして位置合わせされる。前記制御ディスク１９は、この実施形態の場合、本発明における供給領域を形成し、同時にまた前記回転バルブの前記切替領域の一部となっている。
【００７１】
このような前記開口部１６ａへの前記開口部１９ａの切替移行領域において、隣接する通路の不所望な流体交換を低減するために、あるいはまた完全に回避するために、星形のシール要素２０が、前記制御ディスク１９と前記切替部材１６の端面との間に挿入されている。そこでは、前記シール要素２０の星形のフィンガー部２０ａが、前記切替部材１６の端面の径方向の溝１６ａ内に係合する。
【００７２】
接続用小ホースからなるシステム（図示せず）が、前記制御ディスク１９の前記供給開口部１９ａに接続されており、もう一方の側が本ヒートポンプの基本概念に従って他の開口部１９ａまたは外部の熱交換器につながる。外部の熱交換器または熱源への接続に関しては、全般的に、従来技術である特許文献１を参照のこと。
【００７３】
図９は、図８に対して機能の点では同一である前記切替部材１６の変更態様を示す。この場合、前記切替部材１６は、長手体要素２１（図１０を参照）と、異なった形態を有する端部部材２２とからなる積層として構成されている。その際、前記長手体要素２１の少なくとも数個はそれぞれ同構造であり、前記通路の個数に従って小角度ずつ互いに回動してずらして構成されている。このような構造をさらに簡素化するために、形状結合する収容部２３が、中心駆動軸に形状結合により接続できるように前記長手体要素２１の中に設けられており、その際、前記収容部２３は、前記通路の個数に対応する対称性を有する。本例では、前記収容部２３は、６つに分割された回転対称性のみを有し、従って、前記収容部２３に対する前記径方向開口部１６ｄの配置の点で異なった２つの長手体要素２１が、１２個の長手体要素からなる積層全体を構成するために交互に用いられる。
【００７４】
図示されていない１代替態様の場合、軸と収容部とが１２個に分割された対称性を有し、この場合、ただ１種類の長手体要素しか必要とされない。
【００７５】
本例では、前記回転バルブ６、７は、十分な耐熱性を有するプラスチックから製造されており、その際、中空要素１からなる前記積層は、その壁部および接続部が実質的に金属薄板で構成されている。前記回転バルブ６、７を構成するためにプラスチックを用いる場合は、特に架橋された熱可塑性プラスチックが推奨される。
【００７６】
前記切替部材１６の前述した構造によって、前記流路の連結のシフトが、前記流体流れに対して軸方向を向いた開口部が重なることによって実現され、これにより、構造長さが著しく短縮され、前記諸構成部品の個数および成形が低減あるいは簡素化される。特に、従来技術とは異なり、中空要素１の前記積層との前記接続部の領域にある二重壁シリンダ、および前記位置固定したシリンダ壁の間に構成された環状室が必要ではなくなる。
【００７７】
図１１〜図１８は、径方向の隔壁を有する切替部材２４を備えた回転バルブの実施態様および変更態様を示す。これらの場合、径方向に延びる隔壁２５によって分離された通路は、周方向にずらされた穿孔部２６（図１６を参照）を備えた内部シリンダを介して移動され、これにより、前記通路は、前記隔壁２５の移動中にそれぞれ様々な開口部２６に次々と重なる。その際、前記穿孔部２６の各々が、前記位置固定された内部シリンダ２７と位置固定された外部シリンダ２８との間に構成された環状室２９内に連通する。この場合、前記外部シリンダ２８には、直列に等間隔に配置された接続部３０が、中空要素１の前記積層との接続のために設けられている。このような実施形態の場合、前記流路をシフト連結するための切替工程は、前記隔壁２５が流体流れに対して径方向を向いた開口部２６上を摺動することによって実施される。
【００７８】
回転バルブのこのような実施形態に関連して、以下において、従来技術に対する本発明に係る一連の改善点を説明する。
【００７９】
図１１は、このような回転バルブの前記切替部材２４の構成を供給領域３１と共に示す。この供給領域は、その構造様式の点では図８の切替部材１６と同様に形成されているが、こちらの場合は、切替部材の機能を担っていない。これは、前記供給領域で前記流路割り当てのシフトが行われないからである。前記供給領域３１と前記切替部材２４とは、相対回動不能に接続された個別の構成部品として、それらの中を共通に通る軸１８を介して連結棒の方式で安全ねじ３２によって互いに接続されている。
【００８０】
前記星形に径方向に延びる隔壁２５は、その径方向の端部領域に、有利には、ばね弾性を有して配置されたシール材３３を軸方向に延びるシールストリップの方式で有する。図１３は、典型例としての実施態様を示す。この実施態様の場合、前記シールストリップ３３はＵ字状の断面を有し、その際、追加的なばね弾性要素３４が、前記隔壁２５の端面と前記シール材３３との間に挿入されている。これにより、前記個々の軸方向の通路を特に良好に互いに封止することが実現される。
【００８１】
前記隔壁２５の径方向の端部領域におけるこのようなシールストリップの変更態様が図１４に示されている。この場合、前記シール３３は、前記内壁面上を摺動するシールリップの形式で構成されており、このシールリップは、パイピング状の増厚部３５を介して前記隔壁２５の対応する端面側溝内に形状結合により嵌め込まれている。
【００８２】
さらに別の有利な発展形態が図１２に示されている。この発展形態の場合、前記切替部材２４の中心軸１８は、前記回転バルブの少なくとも一端で軸受ブッシュ３６内に支承されており、この軸受ブッシュは、さらに回転シール３７を有する。この回転シール３７は、外部スペースに対して生じる恐れのある流体の漏れを補足的に封止する。
【００８３】
本発明に係る回転バルブのさらに別の実施例が、図１７および図１８に示されている。このバルブの場合も、前記流れ経路の連結は、径方向を向いた隔壁２５と内部シリンダ２７の壁部にある径方向を向いた開口部とによって行われ、これらの開口部は、図示されていない外部シリンダの環状室内に連通する。
【００８４】
図１７および図１８の実施態様では、例えば図１１の実施態様とは異なり、前記隔壁２５によって細分された軸方向の室への前記流体流れの供給領域が、簡単かつコンパクトに設計されている。この設計は、軸に沿って長手方向を向き、前記隔壁２５により分離された前記切替部材の各室が、それぞれ１つの穿孔部３８を介してそれぞれ１つの相異なる同心状の環状溝３９に接続されていることによって実現される。その際、前記環状溝３９の各々は、残りの他の環状溝３９と同一平面にあるが、相異なる直径を有する。図１７および図１８のこの実施例では、ただ２つの流れ経路について、対応するシフト連結を行うためのただ２つの環状溝３９が図示されている。３つ以上の同心状の環状溝を設けることも可能であり、その際、一般に特に多くの数の流れ経路、例えば前述した諸実施例のように１２個の流れ経路がある場合には、構造上必要なコストがさらに増大する。しかし、このような回転バルブは、例えば、前述のヒートポンプの蒸発器／凝縮器領域を連結するために用いる際に非常に好適である。なぜなら、そこでは大抵の場合、ただわずかな数の、例えば２つまたは４つの個別の流れ経路だけが連結されるからである。
【００８５】
前記切替部材の前記環状溝３９を前記流体流れの外部供給部に接続することは、前記シリンダに位置固定的に接続された供給板４１の穿孔部４０を介して行われる。その際、これらの穿孔部４０の各々は前記環状溝３９のただ１つに連通し、これにより、図１７に示されているように、前記供給板４１の前記開口部４０の各々は、前記切替部材の回動状態とは無関係に、軸方向の隔壁２５によって形成された、前記切替部材の軸方向の室のただ１つに接続されている。前記環状溝を流体密に分離することを保証するために、それぞれＯリングシール４２が、前記供給板４１と前記環状溝３９との間に設けられている。
【００８６】
図１７および図１８には、見やすくするために、前記外部シリンダと前記内部シリンダ２７を包囲するその環状室とは図示されていない。
【００８７】
図１９は、シフト連結された７つの流れ経路あるいは流体流れを備えた回転バルブの切替機能を模式的に示す。３つの切替状態Ａ、Ｂ、Ｃが示されており、状態Ｃは、さらに１段階後には再び状態Ａに移行する。入口側にはそれぞれ前記流体流れ１〜７の番号が付されており、出口側には前記中空要素１〜７の番号が付されている。割り当てが７回切り替わった後、あるいは前記回転バルブが完全に１回転した後、当初の連結が再び実現される。
【００８８】
本発明に係るヒートポンプと組み合わせるための回転バルブ７に関して図２０〜図２４に示された本発明に係る実施例は、ただ２つの室あるいは流路４４、４５を有しており、前記中空要素１の前記第２のゾーンＢとの熱交換を行うための第２の流体として空気と組み合わせる際に特に適している。
【００８９】
この実施例の前記回転バルブ７は、ただ一重の壁の外部シリンダ４７を有し、この外部シリンダは、前記中空要素１への接続のために直列に配置された径方向の開口部４８を有している。前記シリンダ４７に収容された回動可能な切替部材２４はハブまたは軸４６を含み、そこから径方向に２つの隔壁２５がシリンダ壁まで延びている。図１１の実施例とは異なり、前記隔壁２５は、軸方向に真っ直ぐに実施されてはおらず、また、従来技術の特許文献１により公知であるように連続螺旋としても実施されてはいない。その代わりに、前記隔壁２５は段状に螺旋化されており、これは特に図２２の展開図から見て取れる。
【００９０】
前記切替部材２４の前記隔壁２５の段状の螺旋によって、軸方向に前後に配置された複数の切替部材部分４９、５０で容易に構成することが可能となる。図２３は、この場合の切替部材部分４９を示しており、切替部材部分が、中央領域に共通部品の繰り返しとして設けられている例である。これらの共通部品は、それぞれ所定の度数だけ互いにずらして配置されている。前記切替部材部分４９は、回動軸線に対して平行に径方向に延びる平坦な隔壁区域４９ａと、回動軸線に対して垂直方向に延びて前記隔壁区域４９ａに接続する、本例では開口角３０°のカバー部４９ｂとを有し、これらよって、全体として、前記切替部材２４の段状に螺旋化された室あるいは流路４４、４５が構成される。
【００９１】
端部側に配置された、密閉部材を構成する切替部材部分５０は、１８０°の開口角を有する個々のカバー部５０ｂを有し、これらの１８０°カバー部は、前記切替部材２４の対向し合う両端部に互いに対して逆向きに配置されている。これにより、外部供給部と外部排出部とが容易に前記室４４、４５として構成される。なぜなら、前記流体（ここでは空気）が前記外部シリンダ４７の一方の端面からのみ供給され、それに対向する端面からのみ排出されることが可能となるからである（図２２の展開図も参照）。この場合、前記第２のゾーンＢの前記中空要素が有する当該時点の動作状態に応じて、供給される空気は、蒸発器空気または凝縮器空気と呼ぶこともできる。
【００９２】
基本原理としては必ずしも必要ではないが、前記回転バルブのさらに別の好ましい細部として、径方向に端部側において前記隔壁区域２５、４９に設けられた、前記シリンダ４７の曲率に相応するカバー耳部５１がある。このカバー耳部５１の開口角は、前記シリンダ壁の開口部４８の開口角とほぼ同じ大きさであり、これにより、ある状態において（図２１を参照）、それぞれ個々の中空要素１または設計によっては複数の中空要素が、前記第２のゾーンＢに対して閉鎖されている。これは、動作時において、前記流れ経路の連結の断熱的な中間段階であり、これにより、本ヒートポンプの効率をさらに改善することができる。
【００９３】
本例では、１２個の中空要素１が用いられており、従って、それぞれ３０°ずつ回動して互いにずらして整向された、全部で１２個の切替部材部分４９、５０が組み合わされて切替部材２４となっている。しかしまた、前記回転バルブの機能にあまり影響を及ぼすことなく、所定の数の中空要素において、異なった段部を設けることも考えられる。
【００９４】
図２５には、さらに別の実施例に従った回転バルブ１００の切替機能が平面的に示されている。前記回転バルブ１００は、複数の供給部１０１〜１１２および排出部２０１〜２１２を含み、これらの排出部は、個々に、接続ライン１２６あるいは１２８および１２９を介して前記供給部１０１〜１１２に割り当てることができる。前記供給部および排出部は、例えば熱的に活性なモジュール３０１〜３１２に接続されている。
【００９５】
前記回転バルブ１００は切替部材１１４を含み、一方、この切替部材は回転体１１５を含む。この回転体は、矢印１１６によって示唆されているように回動可能である。前記回転体１１５の中には、第１の熱交換器が冷却器１１８の形態で示されており、この冷却器の下流側にはポンプ１１９が接続されている。また、第２の熱交換器が加熱器１２０として実施されている。
【００９６】
図２５に示された前記回転バルブ１００は、図１〜２４の諸実施例を用いて上述してきたような１２個の熱的に活性なモジュールにおける熱媒流体の貫流を制御するために用いられる。図２５に示された前記回転バルブ１００によって、前記１２個の熱的に活性なモジュール３０１〜３１２の中に連続的に熱媒流体を貫流させることができる。前記モジュールのそれぞれ２つの間に、熱源、特に前記加熱器１２０と、ヒートシンク、特に前記再循環冷却器１１８とが接続されている。前記回転バルブ１００は、前記加熱器１２０および前記再循環冷却器１１８の中間接続の場所を段階的に移動させる働きをし、その際、前記加熱器および前記再循環冷却器は前記模式図の回路を直接実現した場合には一緒に回転する必要があるのに対して、ここではその必要がない。従って、図２５とは異なり、前記冷却器１１８、前記ポンプ１１９および前記加熱器１２０は、典型例としての構造上の実施例を示すこれ以降の図では、前記回転バルブ１００の外部に位置固定して配置されている。
【００９７】
図２６および図２７には、図２５の回転バルブ１００がまず模式的な展開図で示されている。この回転バルブ１００は１２個の供給部１０１〜１１２を含み、これらの供給部は入口とも呼ばれ、供給領域８１として統合されている。同様に、前記回転バルブ１００は１２個の排出部２０１〜２１２を含み、これらの排出部は出口とも呼ばれ、排出領域８２として統合されている。前記供給部１０１〜１１２は、前記回転体１１５を含む前記切替部材１１４を用いることで、前記回転体１１５が前記矢印１１６の方向に回動するときに様々に前記排出部２０１〜２１２に接続することができる。図２６および図２７では、前記冷却器１１８および前記加熱器１２０はハウジング１２５の外部に配置されている。
【００９８】
各供給部１０１〜１１２および各排出部２０１〜２１２には、前記ハウジング１２５の端面の開口部が割り当てられており、このハウジングは、ほぼ中空円筒の形態を有する。前記供給部と排出部は前記ハウジング１２５の端面に連通している。前記ハウジング１２５の各開口部には、前記回転体１１５の開口部を割り当てることができる。これらの割り当てによって、前記供給部１０１〜１１２の各々を所定通りにそれに関連付けられた排出部２０１〜２１２に接続することができる。図２６に示された実施例の場合、前記供給部１０２〜１０６および１０８〜１１２は、それぞれ１つの通過路１２６を介して前記関連付けられた排出部２０２〜２０６および２０８〜２１２に接続されている。前記通過路１２６は、直線状に前記回転体１１５の中を延通している。
【００９９】
前記供給部１０１および１０７は、中断された接続路１２８、１２９を介してそれぞれ前記関連付けられた排出部２０１、２０７に接続されている。前記接続路１２８、１２９は、前記冷却器１１８あるいは前記加熱器１２０を介して流れの転向を余儀なくさせるように隔壁等によって部分路１２８ａ、１２８ｂあるいは１２９ａ、１２９ｂに細分されている。このために、前記ハウジング１２５内に４つの環状室１３１〜１３４が設けられており、これらの環状室は、図２６および図２７の展開図では直線的な通路として示されている。前記供給部１０１は、前記中断された接続路１２９を介して前記環状室１３３に接続されており、一方、この環状室は前記加熱器１２０に接続されている。
【０１００】
前記加熱器１２０は、前記環状室１３４を介して前記排出部２０１に接続されている。同様に、前記供給部１０７は、前記環状室１３１を介して前記冷却器１１８に接続されており、一方、この冷却器は、前記環状室１３２と前記中断された接続路１２８とを介して前記排出部２０７に接続されている。前記回転体１１５を前記矢印１１６の方向に回動することによって、前記通過路１２６および前記中断された接続路１２８、１２９は、他の供給部および排出部に割り当てられる。この移動は、好ましくは段階的に行われ、すなわち、前記回転体１１５内に設けられた通路１２６、１２８、１２９の前記連通開口部が前記ハウジング１２５の、対応する開口部と重なるときに、常に前記回転体１１５は停止する。
【０１０１】
図２７には、前記回転体１１４が図２６に対して１段階回動したところが示されている。図２７では、前記供給部１０２は、前記加熱器１２０を介して前記関連付けられた排出部２０２に接続されている。同様に、前記供給部１０８は、前記冷却器１１８を介して前記関連付けられた排出部２０８に接続されている。前記残りの供給部１０１、１０３〜１０７、１０９〜１１２は、前記通過路１２６を介して前記関連付けられた排出部２０１、２０３〜２０７、２０９〜２１２に直接接続されている。
【０１０２】
図２８〜図３０には、図２６および図２７で簡略的に示された前記回転バルブ１００が、やや詳細に示されている。長手方向に切り開いて示された前記円筒状のハウジング１２５の中で、前記回転体１１５は、支承されて周囲方向に封止された駆動軸１５０によって回動可能に駆動されている。軸方向に前記回転体１１５を支承するために、前記ハウジング１２５の各端面にそれぞれ２つのセラミックシール板１５１、１５２が設けられている。前記セラミックシール板１５１は、前記ハウジング１２５に固定的に割り当てられている。前記セラミックシール板１５２は、前記回転体１１５に割り当てられており、この回転体と共に前記セラミックシール板１５１と前記ハウジング１２５とに対して相対的に回動する。前記両板の対には、（図示されていない）ばね機構を介して互いに対する弾性予荷重を印加しておくことができる。
【０１０３】
４つの環状室または環状スペース１３１〜１３４が、それぞれ径方向の開口部１４１〜１４４を介して前記関連付けられた接続路１２８、１２９に接続されている。前記径方向の開口部１４１〜１４４は径方向の貫通窓であり、この貫通窓は、前記環状室１３１〜１３４と径方向に内部に配置された軸方向の前記接続路１２８、１２９との間の流体接続を生じさせる。これらの接続路は、他の全ての接続路１２６とは異なり、少なくともそれぞれ１つの隔壁１２８ｃあるいは１２９ｃによって２つの部分路１２８ａおよび１２８ｂあるいは１２９ａおよび１２９ｂに細分されている。これらの部分路１２８ａ、１２８ｂあるいは１２９ａ、１２９ｂと前記環状室１３１〜１３４との間の割り当ては、好ましくは、それぞれ２つの隣接する環状室１３１、１３２および１３３、１３４が、対応する、すなわち互いに位置合わせされた供給部１０１；１０７および排出部２０１；２０７に接続されるように選定されている。これにより、前記回転体１１５の状態あるいは回動に応じて、常に、前記全部で１２個ある流体経路のうちの１つの流体経路が前記加熱器１２０の中を導通され、かつ、他の１つの流体経路が前記冷却器または再循環冷却器１１８の中を導通される。
【０１０４】
図２８では、前記流体は、前記供給部１０１から前記径方向の開口部１４３と前記環状室１３３とを介して前記加熱器１２０に達し、これが矢印１２１によって示唆されている。さらに別の矢印１２２によって示唆されているように、前記流体は、前記加熱器１２０から前記環状室１３４と前記径方向の開口部１４４とを介して前記放出部２０１に達する。同様に、前記流体は、前記供給部１０７から前記径方向の開口部１４１と前記環状室１３１とを介して前記冷却器１１８内へ達する。これが矢印１２３によって示唆されている。さらに別の矢印１２４によって示唆されているように、前記流体は、前記冷却器１１８から前記環状室１３２と前記径方向の開口部１４２とを介して前記排出部２０７に達する。
【０１０５】
図２８から見て取れるように、回転子軸は前記円筒状のハウジング内において軸受１５５、１５６によって支承されており、内部体積全体はシール要素１５４によって周囲に対して封止されている。さらに、前記４つの環状室１３１〜１３４を軸方向に互いに封止するためには、前記２つの、好ましくはセラミック面シールの対１５１、１５２は別にして、ただ３つのさらに別のシール要素１５７、１５８、１５９しか必要とされない。
【０１０６】
図２９および図３０には、図２８の前記回転バルブ１００による２つの段階が示されている。図２９には、矢印１６１および１６２によって、どのように前記流体が前記加熱器１２０から前記径方向の開口部１４４に達するのかが示されている。図３０には、さらに別の矢印１６３および１６４によって、どのように前記流体が前記冷却器１１８から前記径方向の開口部１４２に達するのかが示されている。さらに、これらの断面図は、１２個の軸方向室に細分された回転体１１５を示しており、この回転体は、好ましくは、プラスチック射出成形要素が共通の軸１５０上に形状結合によって積層されたものである。符号１２８および１２９は、隔壁１２８ｃあるいは１２９ｃによってそれぞれ２つの部分路１２８ａ、１２８ｂあるいは１２９ａ、１２９ｂに細分された通過路を示す。
【０１０７】
前記蒸発／凝縮ゾーンの流体回路を制御するために、わずかに変更されたバルブを用いることが有利であり、このバルブの展開図が、図３１および図３２に２つの状態について示されている。
【０１０８】
図３１に示されているように、前記回転体１１５は、前記符号１２８および１２９で示された、中断された通過路のみを有する。これらの通過路は、ここでもそれぞれ隔壁１２８ｃおよび１２９ｃによって部分路１２８ａ、１２８ｂあるいは１２９ａ、１２９ｂに細分されており、環状室１３１〜１３４への径方向の貫通窓を有し、一方、これらの貫通窓は、対として２つの熱伝導体に接続されており、これらの熱伝導体は「冷却体」および「再循環冷却器」という名称で示されている。従って、図示されたこの実施形態には、符号１２６に該当する範疇の純粋な通過路は存在しない。
【０１０９】
図３２は、その後の状態にある前記回転バルブを示す。
【０１１０】
この変更実施形態によって、前記回転バルブの切替状態に応じて、熱的に活性なモジュール３０１〜３１２を独自の搬送機構で駆動される少なくとも２つの分離された流体回路に割り当てることが可能となり、これらの流体回路内で、前記割り当てられたモジュールの中を流体が貫流する。
【０１１１】
前記回転体１１５の中に２つのグループの通過路１２８および１２９をそれぞれ平行に通すことによって、複数の径方向の貫通窓が必要となり、これらの貫通窓が、前記全部で４つの必要な環状室のうちのそれぞれ１つの共通の環状室内へ流れを接続させる。好ましくは、前記回転体では、１つのグループの通過路内に前記隔壁が必要ではなくなり、これにより、環状室１つ当たりただ１つの大きな貫通窓しか必要とされない。これについては、ここでは図で詳細に説明することはしない。
【０１１２】
図２６、２７あるいは図３１、３２のこれらの両実施形態は、前記範疇１２６、１２８および１２９に該当する貫通路の分割に関するただ２つの例に過ぎない。これらの範疇の貫通路のさらに別の分割も当然可能であり、特殊な用途にとっては有用でもある。
【０１１３】
特に個々の通過路はまた完全に閉鎖しておくことも可能であり、これにより、そこで断熱プロセスを強制的に生じさせることができる。好ましくは、これは、図３１の前記通路１２８ａ、１２８ｂ、１２９ａおよび１２９ｂの径方向の開口部を閉鎖することによって実現される。
【０１１４】
前記回転バルブ１００は、とりわけ以下の利点を有する。切替機能を高度に統合することで、２つの従来の回転バルブに取って代わる。駆動および制御に関するコストが削減される。構造がコンパクトで材料が節約される。例えばプラスチック射出成形部品を用いることができ、製造が容易で費用対効果に優れる。セラミックディスクあるいはセラミックプレート１５１、１５２によって面シールが容易に実現でき、磨耗しにくい。流れ経路が短く、各流れ経路間の熱交換が少ない。摩擦が少なく、必要とされる駆動トルクが小さい。バイパス損失が小さい。
【０１１５】
図３３〜３７は、回転バルブ１００のさらに別の実施形態を示し、この実施形態は、図２５〜図２９の回転バルブの変更態様である。従って、可能な限り、図２５〜２９の例と同じ符号が用いられている。
【０１１６】
図２５の例と異なり、図３３の例では、熱的に活性なモジュール３０１〜３１２の一部分、すなわち、図の切替状態では前記モジュール３０５〜３１０が反対方向に貫流される。この反対方向に貫流されるモジュールの部分は、前記回転バルブ１００あるいはその回転体１１５の切替状態と共に変化する。
【０１１７】
それぞれ、前記モジュール３０１〜３１２の半分が、前記冷却器１１８の後および前記加熱器１２０の前で連続的な貫流状態にあり（吸着モード）、もう一方の半分がそれぞれ前記加熱器１２０の後および前記冷却器１１８の前で同状態にある（脱着モード）。逆向きのこの貫流によって、前記モジュール３０１〜３１２の、その長さＬにわたる温度Ｔの変化に対して、より良好な適合が実現される。図３８は、加熱プロセス（加熱器１２０の後）における流体の温度変化Ａ、モジュール１の、その長さＬにわたる温度変化Ｂおよび冷却プロセスにおける流体の温度変化Ｃを示す具体的なグラフである。前記モジュール１にわたる流体流れＡ、Ｃに関して、反対方向であることは矢印によって表されている。
【０１１８】
当然ながら、それぞれ平行に貫流されるモジュールの前記両グループはまた相異なる大きさであってもよく、これにより、前記割り当てられたプロセスの相異なる動力学に対処することができる。
【０１１９】
前記モジュール３０１〜３１２を通る流れ方向の逆転を構造上実現することは、前記回転体１１５内の袋状通路１６５、１６６によって可能となる。これらの袋状通路１６５、１６６の各々は２つの通路を含み、これらの通路は、径方向を向いたそれぞれ１つの接続開口部を介して、前記環状室１３１、１３２、１３３、１３４のそれぞれ１つに連通する。図３４の切替状態の例では、流体は、前記供給部１０６から前記袋状通路１６５の一方の通路を通って前記環状室１３１に流入し、そこから前記冷却器１１８を介して前記環状室１３２に流入する。この流体は、次に前記袋状通路１６５のもう一方の通路を通って逆方向に前記排出部２０７へと流れる。その際、この排出部２０７は、前記回転バルブ１００の、前記供給部１０６と同じ端面側に配置されている。
【０１２０】
径方向を向いた開口部を介して前記袋状通路１６５、１６６の個々の通路と前記環状室１３１〜１３４との間の流入あるいは流出が行われることが、それぞれ流れを示す矢印記号によって平面的に示されている。すなわち、円に点を伴う記号（「矢の先端」）が前記環状室へ流入する流体を示し、円に十字を伴う記号（「矢の尾部」）が前記環状室から流出する流体を示す。
【０１２１】
同様の流体の導通が、前記回転バルブの対向する端面側で、前記供給部１１２、前記排出部２０１、前記袋状通路１６６および前記環状室１３３、１３４に関しても行われ、これらの環状室の間には前記加熱器１２０が配置されている。
【０１２２】
前記袋状通路１６５、１６６は、構造上の独自性、すなわち、前記回転体の中を完全に延通する通過路１２６が、前記回転体１１５内のその延在部に、前記回転体の周方向におけるそれぞれ１つのオフセット１２６ａ（角度オフセット）を有するという構造上の独自性を生じる。このオフセットは、前記回転体の隣接する供給部あるいは排出部の角度単位と一致し、従って、例えば具体例として、各端面側に１２個の供給部および放出部がある場合には３０°という角度になる。これにより、全体的に前記袋状通路を立体的に迂回することが実現される。この迂回がなければ、前記袋状通路の平面上に前記通過路１２６の幾つかが延在することになってしまうであろう。この構造の場合、同時にまた、図３３に示されているように、接続された前記モジュールの中を流体が所望通りに連続的に貫流することが実現される。
【０１２３】
図３５は、図３４の例の変更態様を示す。この変更態様の場合、前記オフセット１２６ａは、第１の部分オフセット１２６ｂと第２の部分オフセット１２６ｃとが合計されたものであり、その際、通過路１２６の前記両部分オフセット１２６ｂ、１２６ｃは、前記回転体１１５の構造上の様々な区域に配置されており、すなわち、それぞれ前記環状室１３１と１３２との間および前記環状室１３３と１３４との間に存在する。これにより、前記オフセットにより生じる圧力降下を低減すること、あるいは構造上の実現を全体的に簡素化することが可能となる。
【０１２４】
図３６は、図２８と類似した前記回転バルブの図であり、構造上の実現に関する詳細な提案事項を含んでいる。図２８で行われているのと同様に、前記ハウジング１２５に対する前記回転体１１５の端面側の封止が、それぞれセラミックシール板１５１、１５２の対によって行われており、これらのセラミックシール板のうち、それぞれ、１つのシール板１５２が前記回転体１１５と共に回動し、１つのシール板１５１がハウジングに固定して取り付けられている。あるいは、１つのシール板を複数の個別の小さなシールディスクで代替することも可能である。
【０１２５】
前記シール板１５１、１５２は、シール作用を向上させるために力が印加されることによって互いに当接して支持し合う、あるいは互いに押圧し合う。この力の印加は、ばね弾性部材１６７によって行われる。このばね弾性部材は、弾性を有して組立中に圧縮される複数の接続片１６８（１つの接続片に関しては模式的に図示されている）として構成されており、その際、前記接続片は、波形ベローズまたはホース区域として形成されている。代替的あるいはまた補完的な実施形態では、個別のばね部材１６７’を設けることも可能である。
【０１２６】
前記通過路１２６の個数に従った１０個の前記接続片１６８が、前記回転体１１５の第１の部分体１６９と第２の部分体１７０との間にある。前記両部分体１６９、１７０は、それぞれ前記環状室１３１〜１３４のうちの２つと、それぞれ前記部分体１６９、１７０の周縁部に沿った２つのシール要素１７１とを含み、これらのシール要素によって前記環状室１３１〜１３４が封止される。
【０１２７】
前記シール要素１７１は、少なくともある一定の行程にわたって軸方向に滑動することができ、これにより、弾性予荷重あるいは力の印加に相当する、前記部分体１６９、１７０の互いに相対的な軸方向の移動が可能となっている。
【０１２８】
前記部分体１６９、１７０が弾性力により互いに相対的に回動することを回避するために、さらに、図示されていない形状結合手段あるいは周方向に作用するストッパを設けておくことができ、これらは、前記部分体の軸方向の変位を許すが、互いに対して相対的に回動することを阻止する。
【０１２９】
代替的または補完的に、前記部分体間に追加的なばねを設けることも可能であり、これにより、前記シール板１５１、１５２に予荷重力を印加できる。
【０１３０】
前記回転体１１５の軸１５０を軸受１５５、１５６で支承すること、および軸シール１５４によって支承することは、図２８の例と同じように行われる。前記軸は、前記両部分体１６９、１７０に従って２つに分割しておくか、あるいは、ただ端面側の軸ジャーナル部だけで構成することも可能である。これはまた、要求仕様に応じて中断なしの軸１５０であってもよく、この軸の上に前記部分体１６９、１７０が軸方向に変位可能に載設されている。
【０１３１】
図３７は、さらに具体的に説明するために、図２８の切断線Ａ−ＡおよびＢ−Ｂに沿った前記回転バルブ１００の断面図を示す。上方の径方向の接続部はそれぞれ前記加熱器１２０につながり、下方の径方向の接続部はそれぞれ前記冷却器１１８につながる。さらに、前記袋状通路１６５および１６６ならびに様々な方向に貫流される通過路１２５が見て取れる。
【０１３２】
前記各実施例の独自の特徴を要求仕様に従って、有用に互いに組み合わせることができることは自明である。
【符号の説明】
【０１３３】
１  中空要素、ピッチ、モジュール
２  連結棒
３  流路
３ａ、３ｂ  接続部
４  流路
４ａ、４ｂ  接続部
５  支持フレーム
６  回転バルブ、バルブ装置
６ａ  回動中心軸
６ｂ  供給領域
６ｃ  供給部
６ｄ  接続部、排出部
７  回転バルブ、バルブ装置
７ａ  回動中心軸
７ｂ  供給領域
７ｃ  供給部
７ｄ  接続部
８  駆動ユニット
８ａ  電動モータ
８ｂ  歯付ベルト
８ｃ  駆動輪
９  スペーサ部材
１０  部分要素
１０ａ  蓋板
１１  吸着要素
１２  ブリッジ
１３  密閉板
１４  貫流経路、流れ経路、貫流領域
１４ａ  スペーサ部材
１５  接続片
１６  注入細管、切替部材、長手体
１６ａ  穿孔部、溝、通路
１６ｂ  突出部、シール部材
１６ｃ  環状室
１６ｄ  穿孔部
１７  中空シリンダ、外部シリンダ、壁部
１７ａ  接続開口部、排出部
１８  中心軸、中心軸線
１９  制御ディスク、供給領域
１９ａ  開口穿孔部、供給開口部、供給領域、供給部
２０  シール要素
２０ａ  フィンガー部
２１  長手体要素
２２  端部部材
２３  収容部
２４  切替部材
２５  隔壁
２６  穿孔部、開口部
２７  内部シリンダ、円筒状の壁
２８  外部シリンダ
２９  環状室
３０  接続部
３１  供給領域、切替部材
３２  安全ねじ
３３  シール材
３４  弾性要素
３５  増厚部、溝
３６  軸受ブッシュ
３７  回転シール
３８  穿孔部
３９  環状溝
４０  開口部
４１  供給板
４２  Ｏリングシール
４３  断熱板
４４  室、流路
４５  室、流路
４６  ハブ、軸
４７  外部シリンダ
４８  開口部
４９  切替部材部分、切替部材要素
４９ａ  隔壁区域
５０  切替部材部分、切替部材要素
５０ａ  カバー部
５１  カバー耳部
８１  供給領域
８２  排出領域
１００  回転バルブ
１０１〜１１２  供給部、開口部
１１４  切替部材
１１５  回転体
１１６  矢印
１１８  冷却器、再循環冷却器
１１９  ポンプ
１２０  加熱器
１２５  ハウジング
１２６  接続ライン、通過路、通路、開口部
１２６ａ  オフセット
１２６ｂ、１２６ｃ  部分オフセット
１２８  接続ライン、接続路、通路、開口部
１２８ａ、１２８ｂ  部分路
１２８ｃ  隔壁
１２９  接続ライン、接続路、通路、開口部
１２９ａ、１２９ｂ  部分路
１２９ｃ  隔壁
１３１〜１３４  環状室、環状スペース
１４１〜１４４  開口部
１５０  駆動軸、軸
１５１、１５２  セラミックシール板、セラミック面シール、セラミックディスク、セラミックプレート
１５４  シール要素
１５５、１５６  軸受
１５７〜１５９  シール要素
１６１、１６２  矢印
１６５、１６６  袋状通路
１６７  ばね弾性部材
１６７’  ばね部材
１６８  接続片、ばね弾性部材
１６９、１７０  部分体、構造区域
２０１〜２１２  排出部、開口部
３０１〜３１２  モジュール
Ａ  第１のゾーン、収着側
Ｂ  第２のゾーン、蒸発／凝縮側、蒸発器側
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005643308.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005643308.tif 000011
【図１１】
0005643308.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0005643308.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0005643308.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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