(57)【要約】【課題】所定の構造空間においてヒートポンプの性能および駆動熱需要を改善する。【解決手段】ヒートポンプが、第１区域（２ａ）と第２区域（２ｂ）と第１、第２区域の間を可逆的に変位可能な作動媒体とを備えた多数の中空要素（２）を有する。作動媒体と区域（２ａ、２ｂ）のいずれか１つとの協動の平衡が熱力学的状態変量に依存している。積重ね体状に配置され、かつ第１、第２区域を備えた少なくとも１つの中空要素（２）をそれぞれに含む多数のプレート要素（１）を設け、プレート要素（１）の間に配置され、かつ第１区域（２ａ）と熱交換するために第１流体を流通させる多数の第１種類の貫流領域（４）を設け、プレート要素（１）の間に配置され、かつ第２区域（２ｂ）と熱交換するために第２流体を流通させる多数の第２種類の貫流領域（５）を設ける。第１流体と第２流体が相互に分離されている。プレート要素（１）のそれぞれ末端側に配置され、少なくとも第１種類の貫流領域（４）による第１流体の分配に割り当てられ、かつそれぞれ１つの固定中空シリンダとこの中空シリンダ内で回転可能な挿入分配器（７ａ、８ａ）を有する少なくとも２つの分配装置（７、８）を含む。挿入分配器（７ａ、８ａ）が隔壁（７ｂ、８ｂ）を有し、これらの隔壁が各シリンダ内で少なくとも４つ、好ましくは少なくとも６つ、特別好ましくは少なくとも８つの分離された室（１１）を分離し、少なくとも１つの貫流領域（４）を含む流路が各室（１１）によって規定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプであって、
第１区域（２ａ）と第２区域（２ｂ）と第１、第２区域の間を可逆的に変位可能な作動媒体とを備えた多数の中空要素（２）とを有し、作動媒体と区域（２ａ、２ｂ）のいずれか１つとの協動の平衡が熱力学的状態変量に依存しており、
積重ね体状に配置され、かつ第１、第２区域を備えた少なくとも１つの中空要素（２）をそれぞれに含む多数のプレート要素（１）を有し、
プレート要素（１）の間に配置され、かつ第１区域（２ａ）と熱交換するために第１流体を流通させる多数の第１種類の貫流領域（４）を有し、
プレート要素（１）の間に配置され、かつ第２区域（２ｂ）と熱交換するために第２流体を流通させる多数の第２種類の貫流領域（５）を有し、第１流体と第２流体が相互に分離されており、
プレート要素（１）のそれぞれ末端側に配置され、少なくとも第１種類の貫流領域（４）による第１流体の分配に割り当てられ、かつそれぞれ１つの固定中空シリンダとこの中空シリンダ内で回転可能な挿入分配器（７ａ、８ａ）を有する少なくとも２つの分配装置（７、８）を含むヒートポンプにおいて、
挿入分配器（７ａ、８ａ）が隔壁（７ｂ、８ｂ）を有し、これらの隔壁が各シリンダ内で少なくとも４つ、好ましくは少なくとも６つ、特別好ましくは少なくとも８つの分離された室（１１）を分離し、少なくとも１つの貫流領域（４）を含む流路が各室（１１）によって規定されていることを特徴とするヒートポンプ。
【請求項２】
ヒートポンプが吸着式ヒートポンプであり、作動媒体が第１区域（２ａ）内で吸着可能、脱着可能、また第２区域（２ｂ）内で蒸発可能、凝縮可能であることを特徴とする、請求項１記載のヒートポンプ。
【請求項３】
作動媒体が少なくとも第１区域（２ａ）内で可逆的に化学吸着可能であることを特徴とする、請求項１記載のヒートポンプ。
【請求項４】
流路が少なくとも２つの隣接する流路の第１群と少なくとも２つの隣接する流路の第２群とを有し、第１群の流路がすべて第１方向で流通させ、第２群の流路がすべてこれとは逆方向に流通させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載のヒートポンプ。
【請求項５】
プレート要素（１）が多数の平行な扁平管（２）を含み、各扁平管（２）が第１、第２区域を備えた中空要素を形成することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載のヒートポンプ。
【請求項６】
扁平管（２）が相互に密閉分離されていることを特徴とする、請求項５記載のヒートポンプ。
【請求項７】
２つのプレート要素（１）の間に１つの中空プレート（４、５）が配置されており、中空プレートの中空空間が貫流領域の１つに割り当てられており、中空プレート（４、５）が、特に蝋付、接着または固定の群の１つで、隣接プレート要素（１）と平面的に熱結合されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載のヒートポンプ。
【請求項８】
２つのプレート要素（１）の間に、第１種類の貫流領域を形成する第１種類の１つの中空プレート（４）と、第１種類の中空プレートから実質的に熱分離されて第２種類の貫流領域を形成する第２種類の中空プレート（５）が配置されていることを特徴とする、請求項７記載のヒートポンプ。
【請求項９】
第１、第２種類の中空プレート（４、５）が異なる厚さを有し、特に一方の種類の中空プレート（４、５）が液状流体用、他方の種類の中空プレート（４、５）が気状流体用に寸法設計されていることを特徴とする、請求項８記載のヒートポンプ。
【請求項１０】
プレート要素（１）のそれぞれ末端側に配置され、かつ第２種類の貫流領域による第２流体の分配に割り当てられた少なくとも２つの分配装置（９、１０）が、それぞれ１つの固定中空シリンダとこの中空シリンダ内で回転可能な挿入分配器（９ａ、１０ａ）とを備えて設けられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項記載のヒートポンプ。
【請求項１１】
第２流体用分配装置（９、１０）の挿入分配器（１０９ａ、１１０ａ、２０９ａ）が渦巻状に成形された隔壁を有し、これらの隔壁は特にシリンダの少なくとも１つにおいて少なくとも３つの分離された螺旋状室を分離し、少なくとも１つの第２種類の貫流領域を含む流路が各室によって規定されていることを特徴とする、請求項１０記載のヒートポンプ。
【請求項１２】
渦巻状に成形された隔壁（７ｂ、８ｂ）が旗片（７ｄ、８ｄ）を有し、この旗片によって少なくとも１つの流路の一時的閉鎖を引き起こすことができることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項記載のヒートポンプ。
【請求項１３】
挿入分配器（７ａ、８ａ）が、半径方向穴（１８）を備えた接続領域（１６、１７）を有し、それぞれ１つの室（１１）と一直線に並んだ穴（１８）を介して室（１１）の流体交換が行われることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項記載のヒートポンプ。
【請求項１４】
複数の室（１１）の流体交換が相応する数の穴（１８）を介して多部分構成の接続空間（１９）内に行われ、この接続空間がシリンダを少なくとも部分的に取り囲むことを特徴とする、請求項１３記載のヒートポンプ。
【請求項１５】
第１シリンダ（７）の接続空間（１９）が、相互に分離された多数の通路（２０）を介して第２シリンダ（８）の接続空間と結合されていることを特徴とする、請求項１４記載のヒートポンプ。
【請求項１６】
挿入分配器（７ａ、８ａ、９ａ、１０ａ）のそれぞれが別の挿入分配器（７ａ、８ａ、９ａ、１０ａ）に対して同期駆動可能に回転可能であることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項記載のヒートポンプ。
【請求項１７】
第２流体（９、１０）の分配装置が、分配サイクルの位相位置に関して第１流体（７、８）の分配装置に対して調整可能に変更可能であることを特徴とする、請求項１６記載のヒートポンプ。
【請求項１８】
少なくとも１つの螺旋状室（１１）のピッチがシリンダの長さにわたって一定でないことを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項記載のヒートポンプ。
【請求項１９】
相互に密閉分離された複数の中空要素（２）が設けられており、中空要素（２）の少なくとも２つが異なる作動媒体を有することを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項記載のヒートポンプ。
【請求項２０】
少なくとも大多数の事例において第１流体の流路が第２流体の隣接流路とは逆向きであることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項記載のヒートポンプ。
【請求項２１】
挿入分配器（７ａ、８ａ）の隔壁（７ｂ、８ｂ）は、分離された室（１１）が螺旋状となるように渦巻状に成形されていることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか１項記載のヒートポンプ。
【請求項２２】
挿入分配器（５０７ａ）の隔壁（５０７ｂ）が挿入分配器（５０７ａ）の長さにわたって実質直線的に延びていることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか１項記載のヒートポンプ。
【請求項２３】
中空シリンダ（５０７ｃ）が多数の穴（５１２）を有し、軸線方向で続く穴（５１２）が互いにそれぞれ或る角度だけずらして配置されていることを特徴とする、請求項２２記載のヒートポンプ。
【請求項２４】
挿入分配器（５０７ａ）を取り囲む中空シリンダが内壁体（５０７ｃ）と外壁体（５０７ｅ）とを有し、両方の壁体（５０７ｃ、５０７ｅ）の間に、軸線方向で相前後して配置される複数の環状室（５０７ｇ）が形成されていることを特徴とする、請求項２２または２３記載のヒートポンプ。
【請求項２５】
環状室（５０７ｇ）が、軸線方向で積重ね可能な環状室モジュール（５３０）として形成されていることを特徴とする、請求項２４記載のヒートポンプ。
【請求項２６】
第２流体用分配装置（３０９、３１０）が設けられており、第２流体が分配装置（３０９、３１０）によって複数の流路（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を介して第２種類の貫流領域内を誘導されることを特徴とする、請求項１〜２５のいずれか１項記載のヒートポンプ。
【請求項２７】
流路（Ｂ、Ｄ）の１つが、第２流体の残りの流路から分離された密閉ループ（Ｂ、Ｄ、３３０）を形成することを特徴とする、請求項２６記載のヒートポンプ。
【請求項２８】
密閉流路（Ｂ、Ｄ、３３０）が積重ね方向で隣接流路（Ａ、Ｂ）よりも小さな幅を有し、密閉流路が特に中間温度蒸発部および／または中間温度凝縮部へと案内されていることを特徴とする、請求項２７記載のヒートポンプ。
【請求項２９】
密閉流路が、流体を移送するためのポンプ部材（３３１）を含むことを特徴とする、請求項２７または２８記載のヒートポンプ。
【請求項３０】
ヒートポンプであって、
第１区域（２ａ）と第２区域（２ｂ）と第１、第２区域の間を可逆的に変位可能な作動媒体とを備えた多数の中空要素（２）とを有し、作動媒体と区域（２ａ、２ｂ）のいずれか１つとの協動の平衡が熱力学的状態変量に依存しており、
積重ね体状に配置され、かつ第１、第２区域を備えた少なくとも１つの中空要素（２）をそれぞれに含む多数のプレート要素（１）を有し、
プレート要素（１）の間に配置され、かつ第１区域（２ａ）と熱交換するために第１流体を流通させる多数の第１種類の貫流領域（４）を有し、
プレート要素（１）の間に配置され、かつ第２区域（２ｂ）と熱交換するために第２流体を流通させる多数の第２種類の貫流領域（５）を有し、第１流体と第２流体が相互に分離されており、
プレート要素（１）のそれぞれ末端側に配置され、少なくとも第１種類の貫流領域（４）による第１流体の分配に割り当てられ、それぞれ１つの固定中空シリンダとこの中空シリンダ内で回転可能な挿入分配器（７ａ、８ａ）を有する少なくとも２つの分配装置（７、８）を含むヒートポンプにおいて、
挿入分配器（７ａ、８ａ）が、渦巻状に成形された隔壁（７ｂ、８ｂ）を有し、これらの隔壁が各シリンダ内で少なくとも４つ、好ましくは少なくとも６つ、特別好ましくは少なくとも８つの分離された螺旋状室（１１）を分離し、少なくとも１つの貫流領域（４）を含む流路が各室（１１）によって規定されていることを特徴とするヒートポンプ。
【請求項３１】
請求項２〜２９のいずれか１項または複数項の特徴を含む、請求項３０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、ヒートポンプに関し、とくに、第１区域と第２区域と第１、第２区域の間を可逆的に変位可能な作動媒体とを備えた多数の中空要素を有し、作動媒体と区域のいずれか１つとの協動の平衡が熱力学的状態変量に依存しており、積重ね体状に配置され、かつ第１、第２区域を備えた少なくとも１つの中空要素をそれぞれに含む多数のプレート要素と、プレート要素の間に配置され、かつ第１区域と熱交換するために第１流体を流通させる多数の第１種類の貫流領域と、プレート要素の間に配置され、かつ第２区域と熱交換するために第２流体を流通させる多数の第２種類の貫流領域を有し、第１流体と第２流体が相互に分離されており、プレート要素のそれぞれ末端側に配置され、少なくとも第１種類の貫流領域による第１流体の分配に割り当てられ、かつそれぞれ１つの固定中空シリンダとこの中空シリンダ内で回転可能な挿入分配器を有する少なくとも２つの分配装置を含むヒートポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１が車室内を空気調和するためのヒートポンプを述べており、これは吸着器‐脱着器原理に従って機能する。この車両空調装置では構造化された多数の薄板が積重ね体状に積み重ねられ、薄板が密閉中空空間と貫流空間を形成し、中空空間内にはそれぞれ吸着器‐脱着器領域と凝縮‐蒸発領域が形成されている。吸着器領域を加熱および／または冷却するための空気流と蒸発器領域の周囲を流れることによって冷却空気を生成するための空気流は貫流領域用の対の分配シリンダによってそれぞれ制御され、分配シリンダは回転可能な挿入分配器を有する。このような車両空調装置は前記実施においてその効率がまだ競争力を持たない。それに加えて、装置の所定の構造寸法において達成可能な冷却能力が限定されている。
【特許文献１】独国特許出願公開第１９８１８８０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、所定の構造空間においてヒートポンプの性能および駆動熱需要を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、挿入分配器が隔壁を有し、これらの隔壁が各シリンダ内で少なくとも４つ、好ましくは少なくとも６つ、特別好ましくは少なくとも８つの分離された室を分離し、少なくとも１つの貫流領域を含む流路が各室によって規定されていることによって解決される。
【発明の実施の形態】
【０００５】
少なくとも第１流体用の各分配装置内にそれぞれ少なくとも４つの分離された螺旋状室を形成することによって、第１流体と中空要素第１区域との間の熱交換を著しく改善することが可能となる。
【０００６】
本発明の意味において流体とは基本的にあらゆる流動性物質、特に気体、液体、気相と液相との混合物、または液相と固相との混合物（例えば流動氷）のことである。作動媒体と第１、第２区域との協動とは作動媒体と区域との、または区域内での作動媒体の、熱力学的に重要なあらゆる種類の発熱反応または吸熱反応のことであり、そこでは各区域と区域の周囲を流れる流体との間で熱交換が起きる。具体例として挙げるなら、第１区域は吸着器‐脱着器材料、例えばゼオライトを含むことができ、作動媒体は水とすることができ、特に第２区域の毛管構造体内で凝縮可能または蒸発可能である。選択的に、区域内に例えば異なる金属を設けておくこともでき、作動媒体は例えば水素であり、吸熱および／または放熱しながら区域内で金属水素化物の形成または溶解が起きる。作動媒体と区域との協動は物理吸着も化学吸着も、または別の種類の協動も、含むことができる。本発明の意味における中空要素とは、その内部で作動媒体の輸送が可能なあらゆる要素のことである。
【０００７】
本発明に係るヒートポンプの利用例は建築工学である。そこでは、バーナで発生された暖房能力が、暖房目的に利用可能な温度レベルに周囲熱を付加的に高めるのに利用することができる。ヒートポンプはさらに例えば、総効率を高めるために熱併給発電設備と合せて利用することができる。冬にヒートポンプは例えば、暖房用に利用可能なレベルへと外部温度レベルの付加的熱をポンピングすることによって、暖房目的のため排気熱流を効率的に利用するのに利用することができる。夏には、やはり発電機の排気熱流を冷房器の駆動に利用することによって、同じ設備、場合によっては僅かに修正した設備または別に調整しただけの設備を建物の冷房用に使用することができる。しかし、ヒートポンプによる寒冷発生に太陽熱エネルギーを利用することとすることもできる。同様に、本発明に係るヒートポンプは基本的に、特許文献１に述べられたように特に商用車の空気調和に利用することもできる。別の考えられる応用は夏に地域暖房を寒冷発生もしくは空気調和に利用し、または工場燃焼設備の廃熱を空気調和寒冷またはプロセス寒冷の生成に利用することである。本発明に係るヒートポンプは、一般に、きわめて高い整備不要性および信頼性を特徴としている。第１流体と第２流体の選択時に高い柔軟性があり、流体は同じである必要がなく、例えば夏季利用時と冬季利用時とで違えることができる。
【０００８】
ヒートポンプの好ましい１実施においてヒートポンプは吸着式ヒートポンプであり、作動媒体は第１区域内で吸着可能、脱着可能、また第２区域内で蒸発可能、凝縮可能である。好ましい選択的１実施において作動媒体は少なくとも第１区域内で可逆的に化学吸着可能である。ヒートポンプは、例えば幾つかの中空要素が吸着器原理（物理吸着）で作動し、別の中空要素が化学吸着を有する意味での混合原理とすることもできる。
【０００９】
本発明に係るヒートポンプの好ましい構成において、流路は少なくとも２つの隣接する流路の第１群と少なくとも２つの隣接する流路の第２群とを有し、第１群の流路はすべて第１方向で流通させ、第２群の流路がすべてこれとは逆方向に流通させる。これにより、１群の個々の流路を異なる流体温度に割り当てることが可能となり、所定の構造寸法もしくは流体と中空要素との接触面積において中空要素との熱交換はそこに存在する温度分布に適応させることによって改善される。１群の内部で流体の流れを同じ向きにすることによっても両方の群の逆向きによっても改善は達成され、これにより、吸熱に比べて放熱時に温度特性が反転することが考慮される。
【００１０】
好ましい構成において、プレート要素は正面側を密閉された多数の平行な扁平管を含み、各扁平管は第１、第２区域を備えた中空要素を形成する。そのことからヒートポンプの安価な製造が可能となり、所定の構造寸法において扁平管の形状が熱交換に役立つ。特に有利には、扁平管が相互に密閉分離されている。これにより、同じプレート要素の異なる中空要素または扁平管が異なる温度および圧力を有することが特別に可能となり、温度を好適に等級区分した場合、プレート要素に沿った流体の好適な流れ方向と合せて、所定の構造空間寸法においてさらに改善された熱交換が得られる。
【００１１】
好ましくはさらに、２つのプレート要素の間に１つの中空プレートが配置されており、中空プレートの中空空間が貫流領域の１つに割り当てられており、中空プレートは隣接プレート要素と特に蝋付で平面的に熱結合されている。これにより、プレート要素と貫流空間とから成る積重ね体のモジュール構造が簡単かつ安価に可能となり、特別に仕上げられた支出を要する部材の数は僅かな数に抑えられる。その際特別好ましくは、２つのプレート要素の間に、第１種類の貫流領域を形成する１つの第１種類の中空プレートと、第１種類の中空プレートから実質的に熱分離されて第２種類の貫流領域を形成する第２種類の中空プレートが配置されている。こうして、標準部材を引き続き使用して、両方の種類の貫流領域の間に熱分離部を形成することが同時に達成される。第１種類の中空プレートと第２種類の中空プレートは必ずしも同じ厚さを有する必要がなく、これはプレート要素もしくは中空要素の相応する成形によって補償することができる。例えば第１種類の中空プレートは液状流体用、第２種類の中空プレートは気状流体用に適応させて寸法設計しておくことができる。
【００１２】
好ましくはさらに、プレート要素のそれぞれ末端側に配置され、かつ第２種類の貫流領域による第２流体の分配に割り当てられた少なくとも２つの分配装置が、それぞれ１つの固定中空シリンダとこの中空シリンダ内で回転可能な１つの挿入分配器とを備えて設けられている。これにより、貫流領域に対する第２流体の、熱交換に関して最適な分配は簡単に可能となる。その際特別好ましくは、第２流体用分配装置の挿入分配器が隔壁を有し、これらの隔壁は特にシリンダの少なくとも１つにおいて少なくとも３つの分離された螺旋状室を分離し、少なくとも１つの第２種類の貫流領域を含む流路が各室によって規定されている。これにより第２流体と第２区域との熱交換に関しても、所定の構造空間において最適化が可能となる。
【００１３】
好ましい実施において、必ずしもではないが特に渦巻状に成形された隔壁が旗片を有し、この旗片によって少なくとも１つの流路の一時的閉鎖を引き起こすことができる。流体交換に関して流路をこのように一時的に閉鎖することで、ヒートポンプの形成に応じて、バイパス流を阻止することによって、所定の構造寸法において熱交換の効率はさらに改善することができる。
【００１４】
ヒートポンプの好ましい１構成において、挿入分配器は半径方向穴を備えた接続領域を有し、それぞれ１つの室と一直線に並んだ穴を介して室の流体交換が行われる。これにより、分離された室が大量に設けられている場合でも、螺旋状室と外側流体ガイドとの簡単な接続が可能となる。特別簡単な構成において、相応する数の穴を介して複数の螺旋状室と多部分構成の接続空間との流体交換が行われ、この接続空間がシリンダを少なくとも部分的に取り囲む。
【００１５】
好ましくはさらに、第１シリンダの接続空間は相互に分離された多数の通路を介して第２シリンダの接続空間と結合されている。こうして、簡単かつ安価な手段で大量の流路を特別支出を要して案内することが全体として可能となる。
【００１６】
好ましくはさらに、挿入分配器のそれぞれが別の挿入分配器に対して同期駆動可能に回転可能であるようにすることができる。挿入分配器の回転運動を位相に即して同期化することは、ヒートポンプの効率的機能にとって一般に必要である。有利には、第１流体の両方の挿入分配器と第２流体の両方の挿入分配器はそれらの位相位置に関して、室に連通した流れ領域が重なり合うようにそれぞれ位置決めされている。好ましい実施において第２流体の分配装置は分配サイクルの位相位置に関して第１流体の分配装置に対して調整可能に変更可能とすることができる。これは特に挿入分配器の位相位置を介して行うことができる。位相位置の調整可能性によってヒートポンプ出力のさらなる最適化が可能となる。一般に、位相位置の最適化は流体の平均温度、中空要素の作用様式、作動媒体の種類、流体の種類およびその他のヒートポンプパラメータに依存して作用様式を改善できる。
【００１７】
他の有利な１構成において、螺旋状室のピッチはシリンダの長さにわたって一定でない。これにより、挿入分配器の１サイクルもしくは１回転にわたって、変化した数の貫流領域が各室と結合され、もしくは室によって規定された流路が可変幅を有することが達成され、これは個別事例において、所定の構造空間においてヒートポンプ出力の最適化をもたらすことができる。
【００１８】
一般に、相互に密閉分離された複数の中空要素を設けておくことができ、中空要素の少なくとも２つは異なる作動媒体および／または収着剤を有する。本発明に係るヒートポンプは、基本的に、各中空要素内での統一的物質系に限定されてはいない。
【００１９】
熱交換能力を一般的に改善するために、好ましくは、第１流体の流路は第２流体の、同じ中空要素を介して割り当てられた流路と比較して逆方向に流通させる。
【００２０】
望ましい第１構造様式において、挿入分配器の隔壁は渦巻状に成形されており、分離された室は螺旋状である。
【００２１】
望ましい選択的１実施形態において、挿入分配器の隔壁は挿入分配器の長さにわたって実質直線的に延びている。こうして挿入分配器は簡単かつ安価に、特に少なくとも部分的に実質角柱状物体として製造することができる。挿入分配器は例えば、場合によっては再加工された押出し形材として製造することができる。複数の流路を簡単に提供するために中空シリンダが多数の穴を有し、軸線方向で続く穴は互いにそれぞれ或る角度だけずらして配置されている。これにより、流路の周期的系列が設計上簡単に実現されており、流路は中空要素の積重ね方向で直線的挿入分配器の回転によって移動する。
【００２２】
特別適した設計上の細部解決では、挿入分配器を取り囲む中空シリンダが内壁体と外壁体とを有し、両方の壁体の間に、軸線方向で相前後して配置される複数の環状室が形成されている。これにより特にプレート要素もしくは中空要素の積重ね体に中空シリンダを簡単に接続することが可能となる。その際特別好ましくは、環状室が、軸線方向で積重ね可能な環状室モジュールとして形成されている。これにより、同じ部品を使用することによって、異なる長さの中空シリンダもしくは分配装置もしくは異なる寸法のヒートポンプの安価に適応された製造を達成することができる。
【００２３】
ヒートポンプの他の有利な１実施形態では、所定の構造空間において性能を最適化するために第２流体用分配装置が設けられており、第２流体が分配装置によって複数の流路を介して第２種類の貫流領域内を誘導される。その際特別好ましくは、流路の１つは第２流体の残りの流路から分離された密閉ループを形成する。その際有利には、密閉流路は積重ね方向で隣接流路よりも小さな幅を有し、密閉流路は特に中間温度蒸発部および／または中間温度凝縮部へと案内されている。密閉通路のこのような案内によってヒートポンプの蒸発区域と凝縮区域との内部熱結合部が形成され、これにより特になお、低い温度範囲を有する熱源を利用することができる。望ましい細部構成において、密閉流路は流体を移送するためのポンプ部材を含む。
【００２４】
この実施形態は、所要の脱着温度を下げるか、および／または最小吸着温度と蒸発温度との間の温度距離（温度変動）を拡大するかのいずれかのために、単に流体制御によって一種のカスケード回路を実現する可能性を利用している。これは、凝縮用分配室と蒸発用分配室との間の相変化区域の流体制御のために流体分配シリンダ内に中間室を設け、この中間室を通して小さな付加的サイクルを循環させることによって達成される。これにより、低温流体を凝縮器冷却に使用することによって、凝縮最終段階から蒸発最終段階へと熱伝達が行われることになる。そのことから脱着／凝縮段階の最後に圧力低下が引き起こされ、これにより、完全脱着に必要な温度の低下が引き起こされる。それと結び付いて吸着／蒸発段階の最後に圧力が上昇することで、所要の吸着温度の上昇が引き起こされる。これらの効果は、利用される吸着剤もしくは反応剤の負荷幅を高めて効果的に利用するのにも役立てることができる。
【００２５】
本発明のその他の利点および特徴は、以下に述べる実施例と従属請求項とから明らかとなる。
【００２６】
複数の変更態様を有するヒートポンプの好ましい実施形態（実施例）が以下に述べられ、添付図面に基づいて詳しく説明される。
【実施例】
【００２７】
図１のヒートポンプは交互する層から積重ね体状に構成されている。第１種類の層はプレート要素１で形成されており、プレート要素はここでは末端側を閉鎖された合計７つの隣接する扁平管２を含む。
【００２８】
プレート要素は互いに一体に結合され、但し相互に密閉分離されている。扁平管２はそれぞれ完全密閉中空要素もしくは連続的中空空間を形成し、中空空間は第１区域２ａと第２区域２ｂとを有する。扁平管は両方の正面を密閉されている。
【００２９】
両方の区域２ａ、２ｂの間に１つの空の中間空間２ｃが設けられており、この中間空間が区域２ａ、２ｂの一定の離間を引き起こす。第１区域２ａ内にそれぞれ吸着剤、特にゼオライトが設けられており、吸着剤は扁平管２の外壁体と極力良好に熱接触している。第２区域２ｂは内面を好適な毛管構造体で内張りされており、毛管構造体は扁平管２内に設けられた作動媒体、特に水の液相の極力効率的貯蔵を可能とする。こうして区域２ａは吸着器‐脱着器区域を形成し、区域２ｂは蒸発器‐凝縮器区域を形成する。区域の精確な構成に関して特に特許文献１の開示を参照するように指示する。好ましい選択的実施形態では吸着剤が活性炭、作動媒体が水である。吸着剤と作動媒体との前記対にかかわりなくすべての実施例において吸着式ヒートポンプの構造様式が述べられる。本発明は冒頭で述べたようにこの機能様式に限定されるのでなく、作動媒体の別のプロセスもしくは反応も含むことができる。
【００３０】
２つのプレート要素１の間にそれぞれ１つの層３があり、この層の内部で第１流体の貫流と第２流体の貫流が予定されている。層３内を貫流中、第１流体がプレート要素１の第１区域２ａと、また第２流体が第２区域２ｂと熱結合されている。層３は第１種類の中空プレート４と第２種類の中空プレート５とを含む。中空プレートは正面側と、上下の長辺面とが密閉されている。中空プレート４、５は、良好な熱接触を保証するために、隣接する各プレート要素１と平面的に蝋付、接着または固定されている。同じ層の２つの中空プレート４、５の間にある空隙６は中空プレート４、５の間の熱接触を十分に防止する。図２の断面図は中空プレート４、５の平面における横断面を示しており、プレート要素１の中空空間２の境界は破線として示唆されている。中空プレート４、５は、中空プレートを流通する流体からプレート要素１との接触面への熱伝達を改善するために、ここには図示しない内部構造体、フィン、乱流挿入物等を含むことができる。
【００３１】
プレート要素１および中空プレート４、５の平面に垂直に、中空プレート４、５の末端側領域に分配装置７、８、９、１０が設けられており、分配装置はそれぞれ実質的にシリンダの形状を有する。第１シリンダ７と第２シリンダ８は第１中空プレート４の相反する末端領域に設けられ、第３シリンダ９と第４シリンダ１０は中空プレート５の相反する末端領域に設けられている。最初２つのシリンダ７、８は中空プレート４内に形成される第１種類の貫流領域内で第１流体を分配するのに役立ち、対のシリンダ９、１０は中空プレート５および第２種類の貫流領域内で第２流体の流れを制御もしくは分配するのに役立つ。
【００３２】
シリンダ７、８、９、１０はそれぞれ、固定中空シリンダの円筒形内周面内で案内されて回転可能な挿入分配器７ａ、８ａ、９ａ、１０ａを有する。第１挿入分配器７ａと第２挿入分配器８ａは実質同一構造に構成されている。第１流体の流通を制御する挿入分配器７ａ、８ａはそれぞれ多数の螺旋状室１１を含み、これらの室はシリンダ７、８の渦巻状に成形された隔壁７ｂ、８ｂと内周壁体７ｃ、８ｃとによって形成される。隔壁７ｂ、８ｂの半径方向末端側でそれぞれ旗片７ｄ、８ｄが、円筒形内周壁体７ｃの一部を覆う隔壁に取付けられている。
【００３３】
円筒形分配装置７の図４〜図６の立体図がその機能を明らかとする。指摘しておくなら、図面において螺旋状室１１の正確な数は変更され、例えば図２では１２の室、図４〜図６ではそれぞれ単に８つの室が示してある。図５においてこれら８つの室が文字Ａ〜Ｈで示してある。図５は特に円筒形壁体７ｃの条溝状開口領域１２を示しており、この開口領域を通して流体は中空プレート４の貫流領域１３に流入する。多数の貫流領域１３はそれぞれ挿入分配器７ａの１つの室１１と同時に結合されている。図５ではこうして形成された第１流路１４と第２流路１５が示してあり、これらの流路はそれぞれ複数の貫流領域１３もしくは中空プレート４と同時に結合されている。流路１４はここでは室Ｂと結合され、流路１５は室Ｃと結合されている。明らかに、旗片７ｄはそれが内周壁体７ｃを渦巻状に部分的に覆うことによって、貫流領域１３のいずれとして複数の流路１４、１５もしくは複数の個々の室Ａ〜Ｈと結合されることのないように作用する。
【００３４】
挿入分配器７ａは、望ましくは、螺旋状室１１もしくは渦巻状に成形された隔壁７ｂがそれぞれ挿入分配器７ａの長さおよびヒートポンプのプレート１、４、５の積重ね高さにわたってシリンダ対称軸線の周りで完全に１回転するように形成されている。
【００３５】
こうして挿入分配器７ａ、８ａが固定中空シリンダ７ｃ、８ｃの内部で被動回転することによって、それぞれ同じ室１１に結合された貫流領域１３の群はヒートポンプのプレート１、４、５の積重ね方向に沿って移動する。そのことは特に図７の略図によって明らかとなる。図７のヒートポンプが有する挿入分配器７ａ、８ａは、図２の図示に相応して多数の室、ここではそれぞれ１２の室を備えている。分配装置７、８は挿入分配器７ａ、８ａの少なくとも一方の末端領域に接続領域１６、１７を有し、これらの接続領域によって挿入分配器の個々の室１１の外側接続が可能である。このため接続領域１６、１７が挿入分配器７ａ、８ａの末端領域の密閉外面を含み、この外面は半径方向を向く多数の穴１８を備えており、これらの穴は孤立し互いにずらして配置されており、かつそれぞれ室の１つと結合されている。図７の略図には６つの室用の接続領域のみ示してある。
【００３６】
接続領域１６、１７の外側に、接続領域１６、１７を取り囲む接続空間１９が設けられている。これらの空間１９は環状隔壁１９ａによって相互に分離されており、これらの隔壁は滑動密封し、特に軸封リングの方式で接続領域１６、１７の密閉表面領域に載置されている。これにより、それぞれ単に１つの穴１８が環状接続空間１９のそれぞれ１つと結合されており、環状空間１９は相互に絶縁されている。
【００３７】
環状空間１９を制御下に結合するために、図７に略示しただけの一連の結合通路２０が設けられており、結合通路は第１分配装置７の各１つの環状空間を第２分配装置８の各１つの環状空間と結合する。幾つかの環状空間１９は接続口２１、２２も有し、これらの接続口を介して外部熱交換器がヒートポンプに接続可能であり、そのことが図８に略示されている。図８によれば、加熱装置２３が第１分配装置７の２つの環状空間１９の間に配置されており、ファン２５を備えた周囲空気冷却器２４が第２分配装置８の２つの環状空間１９の間に配置されている。それに加えて、第１流体を循環させるためのポンプ２６が冷却器２４の上流側に設けられている。
【００３８】
図８は特に個々の流路の相互接続を、プレート要素１の間の流れ方向に関しても明らかとする。プレート要素１の３つの隣接する中空空間２が記号で示してあり、中空空間の軸線は図示平面に垂直に延び、第１熱媒流体が周囲を（矢印方向に相応して）流れる。図８によるヒートポンプは合計１２の分離された流路を有し、分配装置７、８はそれぞれ１２の螺旋状室を有する。熱交換器領域における１２の流路は図８においてアラビア数字１〜１２で番号付けしてある。最初の６つの流路１〜６が第１群の流路を形成し、流路７〜１２が第２群の流路を形成する。群は両方向矢印で表してある。２つのうち一方の群の内部の流路はすべて、中空プレート領域内の短い垂直矢印が示唆するようにそれぞれ隣接しかつ同じ向きである。第２群の流れ方向は第１群の流れ方向とは逆に延びている。図８の図面では個々の流路内の第１流体の温度は異なるグレースケールで示してある。それとともに、番号付けされた流路の低温から高温への温度順序は６‐５‐４‐３‐２‐１‐７‐８‐９‐１０‐１１‐１２である。両方の群のそれぞれ隣接した流路、一方で流路６、７と他方で流路１、１２との間にそれぞれ比較的大きな温度急変が設けられているのに対して、隣接した流路の間の別の温度変化は比較的小さい。特に以下で説明する流通路の変位と合せたこの分割と、加熱器２３および再冷却器２４との外部接続とによって、ヒートポンプの所定の構造寸法において特別高い効率が達成される。これは、第２群の流れ領域（図８の左側両方向矢印）の被昇温加熱プレート要素１を予熱するために第１群の流れ領域（図８の右側両方向矢印）の被冷却プレート要素１から顕熱を段階的に吸収することから生じる。
【００３９】
両方の挿入分配器７ａ、８ａの同期回転によっていまや流路は螺旋状室１１と貫流領域１３との変化する結合に相応してプレート要素１もしくは中空要素４の積重ね方向で変位する。個々の室１１と個々の貫流領域１３との接触のこの変化は積重ね方向、ここでは右方向への流路の移動と同義である。流路が右に変位することによって、例示的に書き込まれた収着管２は、これらの要素の最低温区域に達するまで歩進的に徐々に冷却される。伝達される吸着熱の大部分が熱媒流体に伝達され、流体は徐々に暖まる。これにより、後続加熱素子２３の加熱出力は減らすことができる。流路の移動もしくは挿入分配器の回転は基本的に真にゆっくりと起きる。というのもこの移動もしくは回転は第１流体と各中空要素２との間の熱交換の慣性および中空要素２内部での物質輸送の慣性に適合されているからである。
【００４０】
図８の実施例において第１流体は液相で存在する熱媒油（「マルロターム（登録商標）」）である。基本的に第１流体は気状とすることもできるが、しかし特に多くの分離された流路を有する実施の場合第１流体として液体が好ましい。
【００４１】
第１群の流路、しかも冷却要素２４内で冷却後の最初の６つの流路（流路１〜６）は、中空空間２の第１区域もしくは収着領域の冷却に役立つのに対して、第２の６つの流路はこれらの領域の昇温に役立つ。
【００４２】
図９には、３つの収着管２を備えた図８に例示的に書き込まれたプレート要素１のさまざまな測定個所で１サイクルにわたる温度の相応する時間的推移が示してある。問題となるのは流体入口温度（Tmarlo入口）、流体出口温度（Tmarlo出口）、プレート要素１の入口側収着管または中空空間２のゼオライト温度（ＴＺ（１））、合計７つの互いに隣接して配置される扁平中空空間２の出口側収着管のゼオライト温度（ＴＺ（７））である。中空空間のうち図８には３つのみ図示してある。ヒートポンプの流路を介して空間的周期性も時間的周期性も存在することを考慮しなければならない。図９の線図が示すように、両方の群の流路の境界で中空空間２の第１区域２ａの大きな温度変化がそれぞれ短時間存在する。これは、異なる両方の群の流路の隣接流路の温度急変に起因している。これらの個所では冷却段階が昇温段階（もしくは昇温区域）に隣接し、またその逆である。
【００４３】
図１０はヒートポンプ収着領域における循環プロセスをさらに説明するために線図を示しており、この線図には対数目盛で水蒸気分圧が負の逆目盛の温度にわたってプロットされている。斜めの線はいわゆる等量線、つまりゼオライト１３ｘ／水の例示的作動物質対の一定した平衡負荷の線である。ヒートポンプの特定プレート要素１の入口側中空空間（反応器１）と出口側中空空間（反応器７）の循環プロセスがプロットされている。
【００４４】
図１１による第３線図には、図８の例について、第２区域の領域、つまり蒸発器／凝縮器側で温度がどのように挙動するのかが示してある。第２流体がここでは空気である。図１１の時間的温度推移が示すように、ヒートポンプのプレート要素１にわたる空間的、時間的分布において実質２つの温度レベルが存在する。
【００４５】
図２に相応して、第２区域を流通する第２流体の分配装置９、１０の挿入分配器９ａ、１０ａはそれぞれ単に２つの螺旋状室１１に分割されている。これにより、多くの場合、ヒートポンプ内の第２流体流路の十分な細分化が保証されている。本発明は次に図８〜図１１の図を考慮して以下の如く機能する：
スタート時点に、選択された収着プレート（中空空間２）は最高温度にある。図８の図においてこれは流路「１」の、流れ方向で最後の収着プレートもしくは最後の中空空間２である。プレート要素は関連した合計７つの中空空間２を有し、そのうち図８の略図には３つの中空空間が示唆してあるだけである。
【００４６】
挿入分配器７ａ、８ａがゆっくりとさらに回転することによって、それぞれ異なる温度を有する１２の流路がすべて右に移動し、これにより中空空間はまず、徐々に冷える第１流体と接触することになる。作動媒体、ここでは水蒸気の吸着によって中空空間２内の圧力が低下し（図１０参照）、中空空間２の第２区域内で水が蒸発し、これによりこの側が冷却される（図１１参照）。これにより、第２流体、ここでは空気から、中空空間２の第２区域の脇を流れる過程で連続的に熱が奪われる。
【００４７】
図８で番号６の最低温区域は冷却器２４の直後に続き、概ね周囲温度（ここでは摂氏３０°）に一致しており、この区域の通過後、中空空間２内の収着剤はその最大負荷に達し、次に昇温・脱着段階が始まる。
【００４８】
この例において流体温度は急速に約１６０℃に急変する。これは流路６から流路７への移行に一致する。これにより収着剤が迅速に暖められる。平衡負荷を通過後に吸着が脱着に移行し、これにより水蒸気分圧が急速に上昇し（図１０参照）、第２区域内で蒸発が凝縮に移行する（図１１参照）。この部分プロセスのとき作動媒体の水は中空空間２の内部での段階的温度上昇によって駆動されて吸着剤（第１区域）から凝縮区域（第２区域）へと連続的に移動し、そこで、詳しくは図示しないがヒートパイプに類似した毛管構造体によって保持され、良好な熱接触を目的に中空空間２の第２区域の壁体に均一に分配される。
【００４９】
その際、作動媒体の分配に対する不利な重力の影響を防止するために中空空間２の軸線が実質水平となるようにヒートポンプを空間内で整列させると有利である。
【００５０】
吸着‐蒸発プロセス（有効プロセス）も、脱着‐凝縮プロセス（再生プロセス）も、挿入分配器の回転速度を適合することによって、吸着剤の或る負荷範囲が利用されるように時間的に寸法設計されている。この負荷範囲は出力密度と、総装置の有効熱と駆動熱との比との間で良好な妥協をもたらす。ここでシミュレートした例において両方の部分プロセスは同じ長さである。しかし、挿入分配器７ａ、８ａの室１１を周面に沿って相応に非対称に分配することによって、両方の部分プロセスを非対称に時間配分することも問題なく可能である。これは、望ましくは、室セグメント用の開口角配分を適合することによって実現することができる。
【００５１】
同様に、機能様式を最適化するために、蒸発‐凝縮区域用分配装置９、１０に対して相対的に吸着‐脱着区域用分配装置７、８の制御の移相を調整すると有意義なことがある。図９と図１１から読み取ることができるように、蒸発から凝縮への切替は熱慣性に起因して吸着と脱着との間の切替に追従する。特に調整可能な規定された移相はこの場合改善をもたらすことができる。
【００５２】
前記ヒートポンプの第１変更態様では、いわゆる断熱段階を導入することができる。これは、図８の図に依拠した図１２の図において、絶縁流路２７によって、もしくは流体流通に対してそれぞれ単数または複数の貫流領域を絶縁することによって与えられている。この図は、蒸発／凝縮区域内部での第２流体の案内に関係している。これにより、凝縮用冷却区域と蒸発用加熱区域との隣接する流路の絶縁改良が与えられており、これらの個所では温度急変のゆえに隣接流路間の特別不利な温度流束が減少する。このような断熱段階２７を実現するために、挿入分配器７ａ、７ｂの相応する室１１の旗片９ｂ、１０ｂは簡単に特別大きく成形される。これにより、これらの特別に成形された旗片は蒸発用流路と凝縮用流路との間にある単数または複数の貫流領域を覆い、これらの貫流領域では流体輸送が起きない。図１２は蒸発／凝縮区域内の、図８に一致した流路位置を示す。その際重要なことは、第２流体の流れ方向が図１２では図８の第１流体の流れ方向とも逆向きであり、また相互に逆向きであることである。
【００５３】
既に触れたように、本発明に係るヒートポンプの継続改良の重点は、吸着‐脱着プロセスもしくは第１区域のプロセスの制御と、第２区域内での第２流体の対応する制御とにある。しかし温度差が僅かであるので、蒸発／凝縮プロセスを制御する第２区域では、断熱区域を例外に、大抵の場合挿入分配器の僅かな室、従って僅かな異なる流路が必要である。それゆえに、以上述べたシミュレーション例では、特許文献１から基本的に知られているように１群の蒸発用流路と１群の凝縮用流路が設けられているだけである。しかしヒートポンプを改善するために、挿入分配器９ａ、１０ａの室１１の配分に相応して行われる多重流通をこの領域内で予定するようにすることもできる。個々の室セグメントは方向転換セグメント、分配セグメント、集合セグメントとして利用することができる。
【００５４】
図１３が例示的に示す配置では、両方の分配装置９、１０が、異なるように成形された挿入分配器１０９ａ、１１０ａを有する。これにより、利用された物質系に依存して、多少低い有効温度を達成することができる。
【００５５】
図１３の図には、ヒートポンプの積重ね方向に沿った異なる平面で４つの断面が示してある。
【００５６】
第１挿入分配器１０９ａが、横断面図によれば、開口角１８０度の１つの室と、これに続いて開口角４５度の２つの対称な室と、その間に配置される開口角９０度の１つの室とを有する。別の挿入分配器１１０ａは開口角１８０度の１つの室と開口角９０度の２つの室とを有する。流体の流れ方向はそれぞれ矢尻によって図示平面から進出するものとして、また矢柄（×印）によって図示平面に進入するものとして示唆されている。
【００５７】
冷却すべき第２流体は左側挿入分配器の両方の４５度室内に案内され、左から図示部分ブロックの第１部分ブロックと最終部分ブロックとにそれぞれ流入する。反対側で流体は挿入分配器１１０ａの両方の９０度室によって受容され、両方の中央部分ブロックに分配される。その場合中央部分ブロックは逆方向に流通させる。他の構成において、末端側部分ブロックから両方の部分流の混合を可能とするために、両方の９０度室の間の隔壁は省くことができる。両方の１８０°室は凝縮区域用に設けられている。
【００５８】
図１４の線図は図１３による変更態様の結果を示しており、第２流体として水‐グリコール混合物が使用される。明らかとなるように、２８５ケルビン度の低い有効温度が可能となっており、この温度は同様に短い時間範囲内でのみ現れる。他の改善は図１２により提案された断熱区域の導入がもたらすであろうが、しかしこれは図１４のシミュレーションでは考慮されなかった。
【００５９】
選択的に、第２区域の蒸発用に設けられた流路の二重流通も単に２つの部分ブロックで実現することができる。このような変更態様を実現するための例示的室分割が図１５に示してある。その際、第１挿入分配器２０９ａは２つの９０度室と１つの１８０°室とを有し、第２挿入分配器２１０ａは２つの螺旋状１８０度室を含むだけである。
【００６０】
特に第２流体の流路に関して最適化された他の実施形態のヒートポンプが図２５〜図２７に略示されている。第２流体を分配するための円筒形分配要素３０９、３１０の挿入分配器３０９ａ、３０９ｂがそれぞれ４つの室３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃ、３１１ｄを有する。それぞれ対向する２つの室３１１ａ、３１１ｃは大きな同じ開口角を有し、別の対向する２つの室３１１ｂ、３１１ｄは相応に小さな開口角を有する。両方の中空円筒形分配装置３０９、３１０の小さな開口角を有する室３１１ｂ、３１１ｄは接続領域内で管路３３０（図２６参照）によって互いに結合されており、小さな開口角を有する４つの室３１１ｂ、３１１ｄの間に全体として１つの密閉流路が形成されている。この流路内で第２流体を移送するために管路３３０の１つに付加的移送ポンプ３３１が設けられている。図２６によるこの配置の図から明らかとなるように、図１２のバージョンと一定の類似性があり、そこでは個々の流路が断熱のために分離されているだけである。
【００６１】
図２７には、図１０に相応して示したプロセス線図において、図２５、図２６によるヒートポンプで達成できるような相応するプロセス制御が示してある。この線図は活性炭‐メタノールの物質対を使った理想的略循環プロセスと各１つの付加的蒸発温度レベルと１つの付加的凝縮温度レベルとを示す。これらの温度レベルは図１７に相応して最終蒸発区域と凝縮区域との流体結合、従って熱結合によって提供される。この実施例では、蒸発によって冷却された有効流体の小部分は、再生プロセス（脱着／凝縮）の最終段階で凝縮温度を明確に低いレベルに下げるのに利用される。それと結び付いた蒸気圧力低下によって脱着温度も低下するが、その際、利用される負荷幅を低減させる必要はない。こうして低い温度レベルを有する熱源をなお利用することができ、このことは例えば太陽熱発電所または動力式熱併給発電設備の利用時に有利である。
【００６２】
図示事例において図２５もしくは図２６によれば、最終蒸発区域に付加するための流体は低下された温度レベルで作動する凝縮段から取り出される。この回路は中間温度凝縮段から多少低い中間温度蒸発段への内部熱伝達を引き起こし、そのことが図２７に短い矢印で示唆されている（「相変化区域内での内部熱伝達」）。これにより、応用分野を切り開く循環プロセスの隅（最大脱着温度と最小吸着温度）が多少和らげられる。この措置は特定物質対でカバー可能な利用温度範囲を、成績係数を劇的に損なうことなく多少拡大することができる。図２７では右下から左上へと延びる付加的矢印が書き込まれており、これらの矢印は吸着から脱着への内部熱流を記号で表すものである。この熱流は第１種類の貫流領域もしくは収着区域の流体制御用の例えば図８から読み取ることのできる特殊な回路によって引き起こされ、この回路は前記実施形態でも、相変化区域内部での付加的熱伝達なしに実現されている。
【００６３】
部分ブロックＡは、利用された流体流を冷却するのに役立つ低温蒸発段を開始させるための挿入分配器の位置を略図で示す。
【００６４】
割り当てられた流路は積重ね方向におけるその幅（図２６の図参照）が室の角度値によって規定される。部分ブロックＢ内で挿入分配器は後続の中間温度蒸発用位置にある。流路に割り当てられた小さな室セグメントは、中間温度凝縮用流路を規定する部分ブロックＤからのやはり小さな室セグメントと流れ結合されている。この部分ブロックＤは、高温凝縮用流れ領域を規定する部分ブロックＣに続く。部分ブロックＤに再び部分ブロックＡが続く。分離されたこのサイクルまたは流路は分離された小型循環ポンプ３３１で駆動される。
【００６５】
特に設計上の変更態様である他の実施形態のヒートポンプが図１６と図１７に示してある。図１に略示した設計上の解決とは異なり、ここで円筒形分配装置４０７、４０８、４０９、４１０は円筒形外壁を備えたモジュールとして形成され、末端側で中空プレート４０４、４０５の外側に配置されている。分配装置は接続領域なしに図示されている。
【００６６】
図１７によるシリンダ４０７の構造が特に示すように、図５の略実施におけると同様に、同じ開口角の分離された８つの室Ａ〜Ｈがそれぞれ設けられており、これは中空要素の積重ね体によって同じ幅の８つの隣接流路に一致している。
【００６７】
他の実施例が図１８〜図２４に示してあり、これにより特別適した設計上の解決が与えられている。前記別の実施例におけると同様に、分配装置５０７、５０８は回転可能な挿入分配器５０７ａを備えた中空シリンダとして形成されている。しかし前記実施例とは異なり、挿入分配器５０７ａは旗片５０７ｄを備えた隔壁５０７ｂを有し、旗片は軸線方向（もしくは積重ね方向）で直線的に延び、渦巻状に曲げられているのではない。これにより、挿入分配器５０７ａは特別安価かつ簡単に製造可能である。
【００６８】
挿入分配器の回転に伴って積重ね方向で移動する流路に対して相応する流体分配を達成するために、挿入分配器５０７ａを取り囲む円筒形壁５０７ｃが多数の穴５１２を有し、これらの穴は軸線方向で連続し、それぞれ互いに小さな角度だけずらして配置され、こうしてシリンダ壁に沿って渦巻線上にある。シリンダ壁５０７ｃの軸線方向全長にわたって渦巻線は単数または複数の望ましくは完全な周回を描く。
【００６９】
円筒形壁体５０７ｃが外側シリンダ壁５０７ｅによって取り囲まれ、内壁５０７ｃと外壁５０７ｅとの間の半径方向隔壁５０７ｆによって各穴５１２に対して環状室５０７ｇが分離されている。
【００７０】
それぞれ各環状室に対して接続穴５０７ｈが角度ずれなしに一直線に並べて外壁５０７ｅに設けられており、これらの接続穴を通してヒートポンプの貫流領域への接続が与えられている。
【００７１】
詳細には、同一構造の個々の環状室モジュール５３０がそれぞれ外輪５３１と内輪５３２とで構成されており、外輪５３２は隣接する環状室モジュール５３０の間に隔壁５０７ｆを形成するために半径方向突出部を有する。ここでは内輪５３２と外輪５３１が相対応する歯５３１ａ、５３２ａを有し、歯は組立の過程で穴５１２の規定された角度ずれを調整するために互いにかみ合う。特に自動製造ではこのような歯は省くことができる。環状室モジュール５３０は単数または複数の好適な材料、例えばプラスチックで、またはアルミニウムでも、構成することができる。
【００７２】
製造をさらに簡素化するために、対向する両方の分配装置５０７、５０８の外輪５３１は分配装置を結合する貫流領域５０４の少なくとも一部と同時に、特に冷間押出しによって製造することができる。輪５３１の間の扁平管状貫流領域５０４は表面積を拡大する好適な乱流板または蝋付すべき蓋板によってなお補完することができる。
【００７３】
ヒートポンプの第２種類の貫流領域の略断面図が図２４に示してある。第２流体は、軸線方向で直線的な挿入分配器５０７ａの１つの室から出発して、内壁体５０７ｃの渦巻状に配置されて覆う単数または複数の穴５１２と、これらの穴５１２と結合された環状室５０７ｇとを流通する。流体は次に外壁５０７ｅの開口５０７ｈと第１種類の貫流領域５０４（または第２種類のも）とを流れる。貫流領域５０４を流通して相応に熱交換した後、流体は対称に構成されて対向する分配装置５０８に再び流入する。明らかとなるように、挿入分配器５０７ａの回転に伴って移動する多数の流路への流体分配機能は渦巻状に曲げられた隔壁を備えた挿入分配器の機能にまったく類似している。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係るヒートポンプ第１実施形態の略立体図である。
【図２】図１のヒートポンプの略断面図であり、切断面はプレート要素内を延びている。
【図３】図２のヒートポンプの略断面図であり、切断面はＡ’Ａ線に沿って延びている。
【図４】挿入分配器を引き出した図１のヒートポンプの円筒形分配装置の一部の略立体図である。
【図５】図４の分配シリンダ部分の略立体図である。
【図６】図４のシリンダ末端部分の立体図である。
【図７】流路の推移を明確にするための図１によるヒートポンプの略断面図である。
【図８】図７のヒートポンプの略図であり、異なる温度の流路が異なるグレースケールで示してある。
【図９】ヒートポンプ吸着器側の時間的温度推移の線図である。
【図１０】図１のヒートポンプのプレート要素の２種類の中空空間の循環プロセスの線図である。
【図１１】図１のヒートポンプの蒸発‐凝縮側のプレート要素の２種類の中空空間の時間的温度推移を示す。
【図１２】ヒートポンプ第１変更態様の図８の図に依拠した第２貫流領域の略図である。
【図１３】ヒートポンプ第２変更態様の第２貫流領域の流体分配の略図である。
【図１４】図１３による変更態様を基礎とした図１１と同じ線図である。
【図１５】図１３のヒートポンプの変更態様を示す。
【図１６】本発明に係るヒートポンプの他の実施形態の立体図である。
【図１７】図１６のヒートポンプの挿入分配器を有する中空シリンダの立体図である。
【図１８】本発明の他の実施例の中空シリンダ、挿入分配器の要部立体図である。
【図１９】図１８の中空シリンダの連続する２つの環状室モジュールの立体展開図である。
【図２０】図１９の環状室モジュールを軸線方向前方から見た平面図である。
【図２１】図２０の環状室モジュールをＡ‐Ａ切断線に沿って示す断面図である。
【図２２】図２０の環状室モジュールをＢ‐Ｂ線に沿って示す平面図である。
【図２３】図２０の環状室モジュールをＣ‐Ｃ切断線に沿って示す断面図である。
【図２４】図１８〜図２３による分配装置を備えたヒートポンプ部分の略断面図である。
【図２５】他のヒートポンプ実施例の第２貫流領域の略流体分配図であり、第２流体の付加的密閉流路が設けられている。
【図２６】図２５によるヒートポンプの第２流体の流路の略図である。
【図２７】図２５、図２６のヒートポンプの理想的プロセス線図である。
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【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】
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【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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【国際調査報告】
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