(57)【要約】【課題】  小型の構造で熱伝達の改善された冷媒用のヒートエクスチェンジャとその合理的製造方法を提供すること。【解決手段】  冷媒用の管路システムおよび流体用の管路システムを備えるヒートエクスチェンジャにおいて両管路システムは熱エネルギーを一方の媒体から他方の媒体に伝達するため、相互に熱的に結合されている。ヒートエクスチェンジャは多数の区間を有し、これらの区間はハイドロリックにそれぞれ相互に並列または直列に接続されている。ヒートエクスチェンジャにおいて、１つの区間においてそれぞれ１つの流体チャネルは、ほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の横断面形状を備える薄板を有し、該薄板は、Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の端部において別の薄板により閉鎖されており、パイプ内の冷媒は流体チャネルの長手軸に対して平行に当該流体チャネル内に配置されている。【選択図】  図３
2008524550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒用の管路システムと、流体用の管路システムと、複数の区間を有するヒートエクスチェンジャであって、
前記両管路システムは相互に熱的に結合されており、
前記複数の区間はハイドロリックにそれぞれ相互に並列および／または直列に接続されている形式のヒートエクスチェンジャにおいて、
１つの区間（１７）においてそれぞれ１つの流体チャネル（１３）は、ほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の横断面形状を備える薄板（９）を有し、
該薄板は、Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の端部において別の薄板（１２）により閉鎖されており、
パイプ（１５）内の冷媒は流体チャネル（１３）の長手軸に対して平行に当該流体チャネル（１３）内に配置されている、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項２】
請求項１記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
流体チャネル（１３）の断面積（Ｆ１）とパイプ（１５）の断面積（Ｆ２）の比は、冷媒と流体のそれぞれのｋファクタの比に相当する、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項３】
請求項１または２記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
流体チャネル（１３）の断面積（Ｆ１）とパイプ（１５）の断面積（Ｆ２）の比は、２：１から５：１の領域にあり、とりわけ３：１である、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項または複数項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
ほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）の脚部は相互に約５５から１４０°の角度（α）であり、とりわけ約６７°である、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項または複数項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
前記パイプ（１５）は、ほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板の脚部に固定されている、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項６】
請求項１から５まで３のいずれか一項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
前記パイプ（１５）はＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板に、圧着、ハンダないしロウ付け、溶接および／またはレーザ溶接によって固定されている、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項７】
請求項１から４までのいずれか一項または複数項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
前記パイプ（１５）は、ほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）の脚部（複数）によって（はさまれて）張架（形成）される面のほぼ重心に配置されている、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項または複数項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
前記パイプ（１５）は、ほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）内に位置しており、
前記ほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）は１つの支持体薄板（１２）上に配置されており、
該支持体薄板は、とりわけ、Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）と実質的に同じ面膨張を有する、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項または複数項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）はその長手軸に対して直角に、（一つの）脚部の領域で別のＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）に隣接し、
これによりとりわけ複数のＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）がある場合、全体として波形薄板の形態が得られ、
当該波形薄板には流体がジグザグ（メアンダ）状に貫流する、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一項または複数項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
前記パイプ（１５）は少なくとも一方の端部で同形式のパイプ（１５）と接続されており、
これにより冷媒がジグザグ（メアンダ）状に貫流する構成体が冷媒蛇行管（１８）の形態で得られる、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一項または複数項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
ヒートエクスチェンジャ（１）では、パイプ（１５）、Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）、および支持体薄板（１２）からなる構成体が層（５，６，７，８）として組立てられて、同じ構成部材を有する別の層の上に配置されており、
これにより第１の層の支持体薄板（１２）は、第２の層の覆い薄板を形成する、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項１２】
請求項８から１１までのいずれか一項または複数項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）は、これが前記パイプ（１５）と表面接触する領域に、また支持体薄板（１２）は、これがＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）と表面接触する領域に、共通のハンダないしロウ付けを可能にするための切欠部（２０）を有する、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
前記切欠部（２０）はスリット（２１）および／または孔部（２２）として構成されており、共通のハンダないしロウ付けのシームで実質的に閉鎖される寸法を有する、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一項または複数項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
ヒートエクスチェンジャ（１）は向流ヒートエクスチェンジャとして構成されている、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか一項または複数項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
冷媒は超臨界領域で駆動される二酸化炭素である、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか一項または複数項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
液体は水である、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項１７】
請求項１から１６までのいずれか一項または複数項記載のヒートエクスチェンジャにおいて、
前記パイプ（１５）、Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）、支持体薄板（１２）、および流体密な外側ケーシング（２）は、銅または特殊鋼からなる、ことを特徴とするヒートエクスチェンジャ。
【請求項１８】
冷媒用の管路システムが流体用の管路システムと熱的に結合されたヒートエクスチェンジャの製造方法において、
パイプ（１５）を、Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）の谷（１０）にはめ込み、
該Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）を１つの支持体薄板（１２）の上に配置し、
Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）に複数の切欠部（２０）をパイプ（１５）とのコンタクト領域に設け、支持体薄板（１２）に切欠部（２０）をＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）とのコンタクト領域に設け、
ハンダないしロウ（２３）をそれぞれＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）の谷にはめ込み、前記複数のエレメントを相互にハンダないしロウ付け（以下「ハンダ付け」で代表する）する、ことを特徴とする製造方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、
前記エレメントをただ１回のハンダ付けプロセスで相互にハンダ付けする、ことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９または２０記載の方法において、
ハンダ付けプロセスは真空炉で実行される、ことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１８から２０までのいずれか一項記載の方法において、
Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）および支持体薄板（１２）における切欠部（２０）は、穿孔、孔部（２２）、および／または部分なスリット（２１）として作製される、ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１８から２１までのいずれか一項記載の方法において、
Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）および支持体薄板（１２）における切欠部（２０）は、打ち抜き、ボーリング、および／またはレーザ加工により作製される、ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１８から２２までのいずれか一項記載の方法において、
後（下流）での通流方向に対して直交する方向に周期的に連続するＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板（９）が、薄板を部分的にプレスおよび／または深絞り加工することにより作製される、ことを特徴とする方法。
【請求項２４】
高圧領域で超臨界の冷媒を備える換気（空調）装置のヒートポンプ回路であって、
該ヒートポンプ回路はヒートエクスチェンジャを有し、
該ヒートエクスチェンジャは、外気流または送出空気流（Fortluft）から熱を吸収し、冷媒に伝達する形式のヒートポンプ回路において、
気化した冷媒を少なくとも部分的に過熱するために、ヒートポンプ回路（ＷＰＫ）に１つのヒートエクスチェンジャ（３５）が設けられているか、または第１のヒートエクスチェンジャ（３５）と第２のヒートエクスチェンジャ（３６）が設けられており、
少なくとも送出空気流（ＦＯ）または外気流（ＡＵ）が通流する第１ヒートエクスチェンジャ（３５）は、暖房モードでは冷媒の流れ方向で第２のヒートエクスチェンジャ（３６）の上流に配置されており、該第２のヒートエクスチェンジャでは換気ないし空調装置（Ａ）の送出空気（ＦＯ）から熱が冷媒に伝達され、および／または
１つのヒートエクスチェンジャ（３２）に加えて、別のヒートエクスチェンジャ（３３）がガスクーラとして、外気流（ＡＵ）中に前記換気（空調）装置（Ａ）の上流に配置されており、該別のヒートエクスチェンジャでは高圧領域（ＷＰＫＨ）で超臨界の冷媒の熱が外気流（ＡＵ）に伝達される、ことを特徴とするヒートポンプ回路。
【請求項２５】
請求項２４記載のヒートポンプ回路において、
前記換気ないし空調装置（Ａ）は、外気流（ＡＵ）が供給されるヒートエクスチェンジャ（ＷＴ）を有し、
このヒートエクスチェンジャ（ＷＴ）はエア−エア−ヒートエクスチェンジャであり、
該エア−エア−ヒートエクスチェンジャでは、暖房すべき空間からの排気流（ＡＢ）が熱エネルギーを外気流（ＡＵ）に、予加熱された供給空気流（ＺＵ）の形成のために伝達する、ことを特徴とするヒートポンプ回路。
【請求項２６】
請求項２５記載のヒートポンプ回路において、
前記別のヒートエクスチェンジャ（３３）は、エア−エア−ヒートエクスチェンジャとして構成されたヒートエクスチェンジャ（ＷＴ）の外気入口に前置接続されており、
ヒートポンプ回路（ＷＰＫ）の高圧領域（ＷＰＫＨ）で超臨界の冷媒に対するガスクーラ（３２）により、冷媒の熱の大部分（Ｑ）が第１ヒートシンクに伝達され、
前記別のヒートエクスチェンジャ（３３）は、超臨界の冷媒の比較的小さな部分（ｑ）を低温レベルで外気流（ＡＵ）に伝達し、
これにより引き続き外気（ＡＵ）が通流するエア−エア−ヒートエクスチェンジャ（ＷＴ）の凍結が阻止される、ことを特徴とするヒートポンプ回路。
【請求項２７】
請求項２４から２６までのいずれか一項または複数項記載のヒートポンプ回路において、
冷媒を過熱する場合、加熱のために設けられるヒートエクスチェンジャ（３５）が冷媒の気化および／または部分的過熱のために配設される、ことを特徴とするヒートポンプ回路。
【請求項２８】
請求項２４から２７までのいずれか一項または複数項記載のヒートポンプ回路において、
冷媒を過熱する場合、第２ヒートエクスチェンジャ（３６）が冷媒の気化および過熱のために構成されており、後気化または過熱の確実な動作が、一次気化器（３５）の熱源よりも常に高い温度レベルを有する熱源により保証される、ことを特徴とするヒートポンプ回路。
【請求項２９】
請求項２４から２８までのいずれか一項または複数項記載のヒートポンプ回路において、
機械的換気装置が、第１ヒートエクスチェンジャ（ＷＴ）の排気入口に結合されている、ことを特徴とするヒートポンプ回路。
【請求項３０】
請求項２４から２９までのいずれか一項または複数項記載のヒートポンプ回路において、
冷媒は、Ｒ１３４ａ、Ｒ２９０、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ６６０ａのグループの１つである、ことを特徴とするヒートポンプ回路。
【請求項３１】
請求項２４から３０までのいずれか一項または複数項記載のヒートポンプ回路において、
ＣＯ２ないしはＲ７４４が冷媒である、ことを特徴とするヒートポンプ回路。
【請求項３２】
請求項２４から３１までのいずれか一項または複数項記載のヒートポンプ回路において、
ヒートポンプ回路（ＷＰＫ）は暖房および／または雑用水装置（Ｃ）に、とりわけ複数の熱源の１つとして結合されている、ことを特徴とするヒートポンプ回路。
【請求項３３】
請求項１から１７までのいずれか一項記載のヒートエクスチェンジャを備える、請求項２４から３５までのいずれか一項記載のヒートポンプ回路。
【請求項３４】
ヒートポンプ回路の高圧領域で超臨界状態で駆動される冷媒を備える換気ないし空調装置のヒートポンプ回路の駆動方法であって、
以下の方法ステップを含む：
冷媒を、ガス冷却と熱吸収との間で約４０から約９０ｂａｒの圧力差に曝すこと、
７０ｂａｒを越える超臨界状態の高圧で、別個に連続して、まず第１ガス冷却（３２ａ−３２ｂ）で冷媒のエンタルピを約１５０から約３００ｋＪ／ｋｇだけ降下させ、
第１ガス冷却に続く第２ガス冷却（３３ａ−３３ｂ）でエンタルピを約１００ｋＪ／ｋｇより小さい値だけ降下させ、および／または約２０から約６０ｂａｒの間の圧力で、第１熱吸収（３５ａ−３５ｂ）の際にエンタルピを約１５０から約２５０ｋＪ／ｋｇだけ上昇させ、
後続の冷媒の第２熱吸収（３６ａ−３６ｂ）で約１００ｋＪ／ｋｇより小さい値だけ上昇させる、ことを特徴とする駆動方法。
【請求項３５】
請求項３４記載の方法において、
第１エンタルピ上昇を外気流（ＡＵ）からの熱吸収（３５ａ−３５ｂ）により行い、
第２エンタルピ上昇を、外気流（ＡＵ）よりも高い温度を有する空間の送出空気（ＦＯ）の熱吸収（３６ａ−３６ｂ）によって行う、ことを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３４または３５記載の方法において、
エンタルピの第１降下を、暖房システム、温水システム、または換気ないし空調システムでの熱放出（３２ａ−３２ｂ）により行い、
エンタルピの第２降下を、外気流（ＡＵ）への熱放出（３３ａ−３３ｂ）により行う、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒用の管路システムおよび流体用の管路システムを備えるヒートエクスチェンジャ（熱交換器）、並びに高圧領域で超臨界の冷媒を備え、ヒートエクスチェンジャを有する換気ないし空調装置のヒートポンプ回路に関する。
【０００２】
前記形式のヒートエクスチェンジャは従来技術から多数が公知であり、一方の媒体から他方の媒体へ熱エネルギーを伝達するために相互に結合されている。典型的にはヒートエクスチェンジャは多数の区間を有し、これらの区間は液圧的にそれぞれ相互に並列または直列に接続されている。必要空間を最小にするため、ヒートエクスチェンジャは通例多数の区間を有し、これらの区間はそれぞれの管路システムの考慮の下で液圧的に相互に並列および／または直列に接続されている。
【０００３】
この種のヒートエクスチェンジャは例えば換気ないし空調装置（以下「換気装置」で代表する）のヒートポンプ回路で実現され、この換気装置は高圧領域で超臨界の冷媒を有する。この種のヒートエクスチェンジャは熱を外気流または送出空気流（Fortluft）から吸収し、この熱を冷媒に伝達する。
【０００４】
この種の換気ないし空調装置は例えばＤＥ１９７０２９０３Ａ１、ＤＥ１９９１３８６１Ｃ１またはＤＥ１０１０３１５０Ａ１から公知である。とりわけ有利には最後のＤＥ１０１０３１５０Ａ１の技術思想によれば、第１のヒートエクスチェンジャから流出する送出空気を排熱ポンプによって付加的に利用する。排気および／または排水からの排熱を利用することは、２００２年２月のエネルギー節約協定ＥｎＥＶの発効以来、特に重要である。排熱を利用する暖房装置は、飲料水加熱、空調（換気）および暖房のためのその一次エネルギー消費を格段に低減する。従って使用されるプラントエンジニアリングは建築許可の認可または不認可にさえも影響する。
【特許文献１】ＤＥ１９７０２９０３Ａ１
【特許文献２】ＤＥ１９９１３８６１Ｃ１
【特許文献３】ＤＥ１０１０３１５０Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって本発明の課題は、小型の構造において熱伝達が改善された、冒頭に述べた形式のヒートエクスチェンジャを提供すること、さらにこの種のヒートエクスチェンジャに対する合理的な製造方法を提供することである。本発明のさらなる課題は、ヒートエクスチェンジャを有するヒートポンプ仕事サイクルを熱力学的に改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は請求項１の特徴部分によって解決される。即ち、ヒートエクスチェンジャの１つの区間においてそれぞれ１つの流体チャネルがほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の横断面形状を備える薄板を有し、この薄板がＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の端部において別の薄板により閉鎖されており、パイプ内の冷媒は流体チャネルの長手軸に対して平行に該流体チャネル内に配置されている。したがって、パイプが冷媒管路システムの一部として流体により直接包囲されている構造が提案される。したがって熱伝達のためには、冷媒と流体との間でただ１つの分離部としてのパイプの壁だけを乗り越えればよい。このことにより熱伝達が他の公知のヒートエクスチェンジャに対して改善される。流体チャネルの形状は、チャネル部分に高い機械的安定性を付与する。しかも、両方の管路システムの構成部材が入れ子ケース式（Schachtelung）構成された流体チャネルの形状を選択することにより、製造が簡素化され、相互にハイドロリック（hydraulisch）に接続された部分チャネルから構成されたヒートエクスチェンジャ全体の構造をコンパクトにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のさらなる有利な展開形態は従属請求項の対象である。これによれば、流体チャネルとパイプの断面積の比は、冷媒と流体のそれぞれのｋファクタの比に相当する。この構造的手段も、一方の媒体から放出すべきであり、他方の媒体により吸収すべき熱量を平衡化ないしバランス（Ausgleich）することによって全体熱伝達を最適化するのに用いられる。Ｒ４０７ｃを種々異なる構成成分からなる冷媒混合物として使用する場合、（流体：冷媒の比）約２：１の面積比が設定される。プロパンを冷媒として使用する場合、約４：１から５：１の面積比を設定すべきである。本発明の実施形態では、３：１の面積比が設定されている。
【０００８】
本発明の実施形態では、ほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板の脚部が相互に角度αであり、この角度を介して前記の面積比が、他の領域でのそれ以外の幾何形状は不変のまま設定（調整）可能である。有利には流体チャネルのほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板の脚部間の角度は約５５°から約１４０°である。しかし有利には流体チャネルのほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板の脚部間の角度は約６７°である。
【０００９】
有利にはほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板の脚部間でパイプが固定されている。とりわけパイプはＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板に、圧着、ハンダ（ないしロウ）付け（以下「ハンダ付け」で代表する）、溶接および／またはレーザ溶接によって固定されている。固定はこの構成の安定性を付加的に高め、一方、このパイプとほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板との接触から熱伝導による熱伝達のための付加的可能性が得られる。すなわちパイプの表面積が擬似的に実質上、拡大される。これに対して他の実施形態では、パイプがほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板の脚部（複数）によって（はさまれて）張架（形成）される面のほぼ重心に配置される。これによりパイプにはその全周囲にわたって流体チャネルの流体が自由に流れる。このことは良好な面積効率の下で強制対流による良好な熱伝達を保証する。少なくとも本発明のこの実施形態で、パイプの表面積を拡大するために種々の手段が当業者には公知である。例えば薄板を取付けること、または流れ方向に対して実質的に縦に配向されたフィンを固定することである。
【００１０】
本発明の一実施形態では１つの区間が３つのエレメントから形成され、パイプはほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板内に位置しており、ほぼＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板は１つの支持体薄板（Traegerblech）上に配置されている。支持体薄板は本発明の実施例では、Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板と実質的に同じ面膨張（Flaechenausdehnung）を有する。
【００１１】
Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板は有利にはその長手軸に対して直角に、（一つの）脚部の領域で別のＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板に接する。これによりとりわけ複数のＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板がある場合、全体として波形薄板（Wellblech、コルゲート薄板）の形式が得られる。この構造を流体はジグザグ（メアンダ）状に通流（貫流）するか、または通流することができる。
【００１２】
有利にはパイプは少なくとも一方の端部で同形式のパイプと接続されている。したがって本発明の一実施形態では、スペースを節約して、冷媒がジグザグ（メアンダ）状に貫流する構成が得られる。この構成は、直線上に延在する区間を備え、ジグザグ（メアンダ）状に湾曲したただ１つのパイプ（即ち蛇行管）として構成することもできる。
【００１３】
本発明の一実施形態ではヒートエクスチェンジャに、パイプ、Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板、および支持体薄板からなる構成体が層として組立てられている。この種の層は、同形式の構成部材の別の層を介して配置されており、これにより第１の層の支持体薄板は第２の層の覆い薄板を形成する。これにより本発明のヒートエクスチェンジャは優れて簡単な手段により寸法設定することができ、ヒートエクスチェンジャのそれぞれの必要性または大きさに適合することができる。
【００１４】
本発明のさらなる展開形態では、Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板が、これがパイプと表面接触する領域に、また支持体薄板は、これがＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板と表面接触する領域に、共通のハンダ付けを可能にするための切欠部を有する。したがって前記エレメントの積層体が形成され、これらのエレメントは共通に１つのプロセスステップで相互に結合される。ここで本発明の一実施形態によれば、次のような製造方法が使用される。すなわちこの製造方法では、ハンダ付けプロセスが真空炉で実行され、これにより前記エレメントすべてがただ１つのハンダ付けプロセスで相互に確実にハンダ付けされる。
【００１５】
切欠部はスリットおよび／または孔部として構成することができ、共通のハンダ付けのシームで実質的に閉鎖される寸法を有する。したがって本発明の有利な実施形態では製造方法が得られる。この製造方法によれば、パイプがＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板のそれぞれ一部にはめ込まれ、Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板が支持体薄板の上に載置され、このとき、Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板には切欠部（複数）がパイプとの接触領域に設けられ、支持体薄板には切欠部（複数）がＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板との接触領域に設けられる。ハンダがそれぞれＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板の谷にはめ込まれ、前記エレメントは前もって予備固定することなしに相互にハンダ付けされる。したがってこの方法は、完全に結合された構成体を得るのに、組立てないしは上下の積み合わせのステップと、真空ハンダ付けのステップを含むだけである。したがって手作業の割合は最小に低減され、使用される種々の材料および／または補助材料の数も最小となる。
【００１６】
Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板および支持体薄板における切欠部（複数）は、実施例では穿孔、孔部、および／または部分なスリットとして作製される。ここでＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板および支持体薄板における切欠部は、有利には打ち抜き、ボーリング、および／またはレーザ加工（切断等）加工により作製される。有利には切欠部はスリットおよび／または孔部として構成することができ、共通のハンダ付けのシームで実質的に閉鎖されるような寸法を有する。この場合、ヒートエクスチェンジャ内の個々の層は相互に流体密に構成される。
【００１７】
有利には、後（下流）での通流方向に対して直交方向に周期的に連続（反復して延在）するＵ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板が、薄板を部分的にプレスおよび／または深絞り加工することにより作製される。この製造方法により、個々の部材の構成体においてハンダ付け前およびハンダ付け中に、上側Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板の谷が、下側Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形薄板の山と相対的相互に一致する位置にもたらすのに十分な寸法安定性が達成される。前記のハンダ結合に対して必要なこの構成体原理は、Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板の寸法安定性が十分であれば大きなユニットに対して、多層の構成体であっても１回だけのハンダ（ロウ）付けステップで結合し、十分に密閉できることを保証する。したがってこの種の方法は非常に効率的で経済的である。
【００１８】
本発明のヒートエクスチェンジャは有利には向流ヒートエクスチェンジャとして構成され、とりわけ冷媒として超臨界領域で駆動される二酸化炭素が選択される。冷媒側の耐圧性を保証するためには、本発明により設けられた管路系統が特に適する。断面積が小さく、肉薄のパイプ形状であっても、パイプは強い圧力を負荷することができる。したがって前記本発明の構造形式のヒートエクスチェンジャは破裂加圧テスト（耐圧テスト）に基本的に良好に合格する。
【００１９】
有利には流体として水が選択される。このことはすでにヒートポンプおよび家庭エアコン（空調）装置が本発明のヒートエクスチェンジャの重要な使用領域であることを意味する。パイプ、Ｕ字形、Ｖ字形、またはＷ字形の薄板、支持体薄板、および流体密な外側ケーシングは、本発明の実施形態では銅または特殊鋼からなる。
【００２０】
前記課題はさらに、請求項２４の構成によって解決される。これによれば、気化した冷媒を少なくとも部分的に過熱するために、ヒートポンプ回路に１つのヒートエクスチェンジャが設けられているか、または第１のヒートエクスチェンジャと第２のヒートエクスチェンジャが設けられており、少なくとも外気が通流するヒートエクスチェンジャは、暖房モードでの冷媒の通流方向で第２のヒートエクスチェンジャの上流に配置されており、該第２のヒートエクスチェンジャでは換気ないし空調装置（以下「換気装置」で代表する）の送出空気流（Fortluft）から熱が冷媒に伝達され、および／または１つのヒートエクスチェンジャに加えて、別のヒートエクスチェンジャがガスクーラとして、外気流中に前記換気装置の上流に配置されており、該別のヒートエクスチェンジャでは高圧領域で超臨界の冷媒の熱が外気流に伝達される。
【００２１】
したがって前記の解決手段は、冷媒のツーステージ過冷却、冷媒のツーステージ過熱、並びに同じ冷媒のツーステージ過冷却とツーステージ過熱の組合わせという３つの択一的実施例を含む。冷媒をツーステージ過冷却する場合、熱換気回路の仕事サイクルを熱力学的に改善するという目的は、第１のヒートエクスチェンジャにガスクーラとして第２のヒートエクスチェンジャを後置接続することによって達成される。この第２のヒートエクスチェンジャは、超臨界の冷媒の残留熱を例えば外気に伝達するために用いられる。これによりこの外気は、０℃またはそれ以上の温度に達する。これにより供給空気をさらに加熱するために、有利にはクロス流−向流−エア−エア−ヒートエクスチェンジャとして構成されるエア−エア−ヒートエクスチェンジャの凍結（結氷）を回避することができる。しかしこの第２のヒートエクスチェンジャは同時に、冷媒のヒートエクスチェンジャ流出温度を有利に低減させるのにも作用する。これによりヒートポンプ回路または冷房回路で、加熱出力とコンプレッサ駆動力の商として定義される性能数ないし成績係数（Leistungszahl, coefficient of performance）εが格段に上昇される。なぜなら利用可能な加熱能力ないし冷却能力が上昇し、そのために付加的にコンプレッサ電力を消費する必要がないからである。
【００２２】
ツーステージ過熱の択一的実施例の場合、ワンステージ冷媒気化器における過熱の重大な欠点が回避される。この欠点によれば、熱源自体がまさに低い温度レベルを有することがあり、気化器が非常に効率的に動作する場合、場合によっては確実な過熱を実現することができない。本発明によれば、ヒートポンプ循環回路は冷媒の気化器に続いて別のヒートエクスチェンジャを有する。このヒートエクスチェンジャでは冷媒が気化器の保護のために確実に過熱ないし後気化（再気化ないし追気化、Nachverdampfung）される。このとき冷媒はヒートポンプ循環回路の高圧領域、すなわち超臨界領域で駆動され、ヒートポンプ循環回路の効率は上昇する。
【００２３】
第３の択一的実施例では、前記２つの択一的実施例が組み合わされる。すなわち冷媒が同じヒートポンプ循環回路でツーステージ過熱され、ツーステージ過冷却される。上記の利点に加えて、ここでは冷媒回路の熱力学的効率が上昇し、駆動の確実性も上昇する。このことはとりわけコンプレッサの寿命を比較的長くすることが顕著である。
【００２４】
本発明の有利な展開形態は、従属請求項の対象として記載のとおりである。それによれば、上述の３つの選択肢（実施形態）のいずれにおいても、それぞれ第２のヒートエクスチェンジャ（熱交換器）が外気（流）に対して備えられている。冷媒の過冷却の場合、第２のヒートエクスチェンジャは、好ましくは、エア−エア−ヒートエクスチェンジャとして構成されたヒートエクスチェンジャの外気用入口の前に前置接続される。これにより外気は、第２のヒートエクスチェンジャにより放出された熱により余熱され、その際同時にヒートエクスチェンジャ回路の冷媒は更に冷却される。このことは、それにより冷媒の液化が抑制されるので、熱ヒートポンプの運転にとって好都合である。
【００２５】
本発明の有利な実施形態では、第２のヒートエクスチェンジャが、冷媒が過冷却される場合、加熱のために設けられたヒートエクスチェンジャに冷媒通流方向で上流に配置される。第２のヒートエクスチェンジャには外気が導入され、本来、過熱のために設けられたヒートエクスチェンジャには送出空気流（Fortluft）が導入される。送出空気流の温度は外気よりも高い。送出空気流の湿度も外気と比較して高いので、その比較的高い温度と関連して送出空気流の含有エネルギーも外気の含有エネルギーより大きい。とりわけ送出空気流の容積流が比較的小さく、機械的住宅換気装置の使用可能な外部圧力が高いことにより、冷媒を過熱または追気化するためのヒートエクスチェンジャの形状を非常にコンパクトにすることができる。
【００２６】
本発明の有利な改善形態では、機械的換気装置がヒートエクスチェンジャの排気入口に結合されている。エネルギー節約協定ＥｎＥＶにより要求される高断熱、高気密の新築建物が建物非気密度（Gebaeudeundichtigkeit）に関して自由換気の０．２倍の所要の建物気密度（Gebaeudedichtigkeit）を有する場合、機械的換気装置を排気ヒートポンプと組み合わせて使用することが適切である。十分な室内空気品質を得るためと、室内から湿気を所要量だけ排出するためには、約０．５倍の換気が必要である。すなわち室内に含まれる空気容積を１時間で０．５回交換するのである。このことは住宅に対するＤＩＮ１９４６でも要求されている。所要の換気を達成するために現在通常の窓換気は、ＥｎＥＶにより規定された低エネルギーハウス規格による新築建物では不適当である。窓換気のいくつかの重大な欠点として、換気が風力の強さに依存して大きく変化し、換気量を推定するのが困難であることがある。また住宅内の通流方向もしばしば不適当である。理論的に意味のある押出しないし置換（Stosslueftung）換気は少なくとも夜間は有効ではない。なぜなら少なくとも就寝時には、窓を２時間ごとに１０分間開放することができないからである。したがって目下のところ結果として、換気が過度に少ないか、または過度に多くなる。
【００２７】
したがってＥｎＥＶに関連して、機械的換気システムを相応の新築建物に設けることはほとんど必然であり、これにより有利には所要の換気を確実に調整することができる。また効率的な横換気を、埃、花粉、虫が住居へ侵入するのを相応のフィルタリングにより阻止すると共に保証することができる。とりわけ機械的換気装置により、環境に対する住宅の防音性は格段に改善される。
【００２８】
本発明の特に有利な実施形態ではＲ７４４ないしはＣＯ２が冷媒を形成する。フッ素−塩素−炭化水素（ＦＣＫＷ）および代用物質またはプロパンを冷媒として使用することに対し、ＣＯ２は調達が容易であり、比較的安価で環境と調和することを特徴とする。しかし二酸化炭素を冷媒として使用することの欠点は、二酸化炭素が明瞭な相転移を示さないことである。したがって二酸化炭素を冷媒として使用する場合には、ヒートポンププロセスを本発明によりはっきりと超臨界領域で実行することが有利である。したがって冷媒を高圧領域で超臨界プロセス実行する場合、設けられるヒートエクスチェンジャは冷媒の気化および部分的過熱のために構成される。有利にはこの場合、それぞれ第２のヒートエクスチェンジャが冷媒の気化および確実な過熱のために配設される。
【００２９】
ヒートポンプ回路の高圧領域で超臨界状態で駆動される冷媒を備える換気装置のヒートポンプ回路の本発明による駆動方法の有利な実施形態では、冷媒がガス冷却と熱吸収との間で約４０から約９０ｂａｒの間の圧力差に曝される。７０ｂａｒを越える超臨界状態の高圧では、個別に前後して、まず第１ガス冷却（２ａ−２ｂ）でエンタルピは約１５０から約３００ｋＪ／ｋｇだけ降下し、第１ガス冷却に続く第２ガス冷却（３ａ−３ｂ）でエンタルピは約１００ｋＪ／ｋｇより小さい分だけ降下し、および／または約２０から約６０ｂａｒの間の圧力で、第１熱吸収（５ａ−５ｂ）の際にエンタルピは約１５０から約２５０ｋＪ／ｋｇだけ上昇し、後続の第２熱吸収（６ａ−６ｂ）で冷媒のエンタルピは約１００ｋＪ／ｋｇより小さい値だけ上昇する。
【００３０】
さらに有利には、第１エンタルピ上昇は外気からの熱吸収（５ａ−５ｂ）によって行われ、第２エンタルピ上昇は、外気よりも高い温度を有する室内からの送出空気の熱吸収（６ａ−６ｂ）によって行われること、および／またはエンタルピの第１降下は、暖房システム、温水システム、または換気システムへ熱放出（２ａ−２ｂ）によって行われて、エンタルピの第２降下は外気流への熱放出（３ａ−３ｂ）によって行われること、である。
【００３１】
冷媒は有利な方法またはプロセス実行では、コンプレッサにより約９０−１００ｂａｒの圧力に約８０℃の温度で圧縮される。この状態から熱放出が行われ、このとき冷媒のエンタルピは約４７０ｋＪ／ｋｇから約２５０ｋＪ／ｋｇに降下する。このことは約９５ｂａｒの圧力で等圧に行われる。第２熱放出プロセスでは、同じ圧力の下で約２５０ｋＪ／ｋｇから２００ｋＪ／ｋｇへのさらなるエンタルピ降下が行われる。次に冷媒は約３５ｂａｒの圧力に降圧（減圧）され、少なくとも冷媒が湿り蒸気領域に保持される間、降圧（減圧）される。次に有利には等圧でのツーステージ加熱が、約２００ｋＪ／ｋｇから約４００ｋＪ／ｋｇへの、とりわけ４００ｋＪ／ｋｇ以上への、しかし有利には未だ湿り蒸気領域で第１エンタルピ上昇により行われる。これに続いて同じ圧力でさらなる等圧エネルギー吸収が行われる。このエネルギー吸収の際に冷媒は、湿り蒸気領域外の値に相当するエンタルピ、とりわけ約４４０ｋＪ／ｋｇのエンタルピを受け取る。圧力がさらに高いと、どの程度の圧力で熱吸収が行われるかに応じてエンタルピはやや小さくなることができ、例えば５０ｂａｒにおいて約４２０ｋＪ／ｋｇとなる。この状態から再び、コンプレッサで約９５ｂａｒへの圧力上昇と約８０℃への温度上昇が行われる。これは４７０ｋＪ／ｋｇを中心にする領域のエンタルピに相当し、これにより冷媒プロセスは終了する。
【実施例】
【００３２】
さらなる有利な実施形態を以下、本発明の実施例に基づき、図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
図面中、種々異なる実施形態にわたり、同じエレメント、または同種のエレメントには同じ参照符合が使用される。
【００３４】
図１には、本発明のヒートエクスチェンジャ１の開放された斜視図が示されている。ここで流体密の外側ケーシング２は幅狭側３と幅広側面４の領域で開放されている。流体密の外側ケーシング２を開放することにより、上下に配置され、同形式に構成された層５，６，７，８がよく示されている。各層５，６，７，８の中心（コアー）部材は、銅からなる波状の湾曲薄板９であり、波の谷１０と波の山１１の周期的シーケンスを備える。谷と山は相互に点対称である。各層５，６，７，８の下方には実質的に扁平な薄板（Blech）１２が配置されている。この薄板１２は薄板９と同じ外形寸法を有し、薄板９の波の山１１の下方で閉じた流体チャネル１３を形成するよう、空間を閉鎖する。図１の図示で（複数）取除された、流体密の外側ケーシング２の幅広面４は層５の薄板９を覆っているが、各層５，６，７，８の薄板１２は同じように、それぞれ下方にある層６，７，８の波状に湾曲した薄板９を覆っている。これにより全体で、層５，６，７，８の波状に湾曲した薄板９の波の谷（複数）１０のすべての空間（複数）は、これらが流体チャネル１４を形成するように閉鎖されている。
【００３５】
図１によれば、波状に湾曲した薄板９の波の谷（複数）１０には冷媒が通流すべきパイプ１５がはめ込まれる。これにより区間１６が発生し、この区間では非常にコンパクトな構造で、冷媒の通流するパイプ１５がその表面で流体チャネルの液体と直接的に接触する。この区間１６では有利には真の向流ヒートエクスチェンジャが実現される。流体チャネル１４は、見方（見る箇所）に応じて向流または平行流で、それぞれの薄板９を介しパイプ１５の冷媒と熱的に接触している。
【００３６】
湾曲部１７を介してパイプは一体的にジグザク（蛇行メアンダ）状の冷媒蛇行管１８として構成されている。組み立てられた状態でこの種の冷媒蛇行管１８をそれぞれ波状に湾曲した薄板９に、覆い薄板１２の間で収容することができるようにするため、湾曲部１７の領域では切欠部１９が波状に湾曲した薄板９に設けられている。使用時に液体がそれぞれ同方向に流れる流体チャネル１３，１４は、切欠部１９により発生する空間を介して流体圧的（ハイドロテック）に並列に接続される。
【００３７】
図２は、図１のヒートエクスチェンジャの断面ｘの拡大側面図である。ここには、層５が層６，７，８に対して、薄板９の波構造の周期長は同じままで低減された高さを有することが明瞭に示されている。冷媒蛇行管１８の寸法と形状は、この変形例でも変化しないままである。したがってすべての層５，６，７，８で隣接する層を基準にしてそれぞれペアごとに、または全体で同じ冷媒蛇行管１８を使用することができる。
【００３８】
流体チャネル１３の断面積Ｆ１と、流体チャネル１４の断面積Ｆ３およびパイプ１５の断面積Ｆ２との関係が、先行の図面によるヒートエクスチェンジャ１の概略的断面に基づき図３に示されている。図３の選択された図形状（一例）では、断面積Ｆ１：Ｆ２の比は格段に５：１より大きい。ここで断面Ｆ１はほぼ三角形の面であり、９０゜より小さな先端角αを有する。
【００３９】
この面形状と、薄板１２の平行に延在する面（複数）によって、面積Ｆ１とＦ３は同じ大きさである。Ｖ字形ではなく、Ｕ字形またはＷ字形に変化する場合、図示しない本発明の実施例では、面積Ｆ１とＦ３の比を大きな範囲で任意に調整することができる。この大きな範囲は、例えば流体チャネル１３、１４の通流量の相違、および／または流体チャネル１３、１４の熱伝達の相違を調整（平衡化）するために、または熱伝達能力を最適化するための変更調整のために必要である。
【００４０】
本発明の装置１の重要な製造技術的利点が同様に図３の略図に示されている：冷媒蛇行管１８のパイプ１５は波状に湾曲した薄板（いわゆる「波板」）９およびその下方に配置された薄板１２と共に層５，６，７，８を形成する。この種の層５，６，７，８は図２によれば、ほとんど任意に上下に積層することができ、したがってこのような構造のヒートエクスチェンジャのスケーラビリティ（寸法取りの可変性）は非常に良好である。
【００４１】
この利点の他に前記の構造は、層のエレメント（複数）をその下方にある層の波状に湾曲した薄板９と少なくとも部分的に密閉して接続するための非常に効率的な手段である。そのためにここでは、Ｖ字形の薄板９のパイプ１５と表面接触する領域と、支持体薄板１２のＶ字形薄板９並びに後続の層のＶ字形薄板９と表面接触する領域に切欠部（開孔）２０が設けられている。この切欠部２０はスリット２１または孔部２２として構成することができ、共通のハンダ（ロウ）付けのシーム（肉帯）で実質的に閉鎖される寸法を有する。この実施例でスリット２１は薄板１２に、孔部２２は穿孔の形態でＶ字形波状薄板９に設けられている。前記のエレメント（複数）を切欠部を介して接続するほかに、これにより種々の流体チャネル１３，１４を、層５，６，７，８にわたって十分に内部密閉することができる。
【００４２】
ここで前記のエレメントを積層する際のこのハンダ（ロウ）付け過程（工程）は、所定量のハンダ（ロウ）２３を棒状にパイプ１５の領域に配置することによって準備される。ハンダ付けステップでは構成体全体がハンダ２３の融点温度以上まで均等に加熱され、これは真空炉で実行される。このハンダ付けステップの枠内でハンダ２３は、すべてのエレメントが破線で示した領域内で相互に接合されるように溶融（液状化）される。これによりただ１つのステップで、関与するエレメントがすべての層５，６，７，８にわたり、確実に流体密に、図３に例として破線で丸く囲って示した接触領域で接合される。
【００４３】
前記の方法は、ある程度の寸法保持安定性、ちょうどこの実施例ではＶ字形薄板９の寸法保持安定性を前提とする。ここで十分な寸法保持安定性を保証するために、後続の通流方向に対して垂直に周期的に連続するＶ字形薄板９が、加工前は実質的に平坦な薄板を部分毎ないしセクション毎にプレスおよび／または深絞り加工することにより作製される。プレス過程および／または深絞り過程をセクション（ステップ）ごとに進めることによって、薄板をすでに作製された薄板片に固定ないし保持することができる。このときちょうど加工された領域での変形（成形）過程および工程の流れが妨げられることはない。これにより寸法保持安定性に関して良好な結果が達成され、同時に薄板の亀裂も十分に除外することができる。個別部材を閉鎖するハンダ付けと関連して説明した、Ｖ字形薄板９における切欠部２２は、前記の形状変形過程の際に亀裂の芽として障害的影響を及ぼすであろう。したがってＶ字形薄板９での切欠部２２は有利には、前記の形状変形の後で初めて打ち抜き、ボーリングおよび／またはレーザ加工により作製される。ここで切欠部２２は上述の平坦な支持体薄板１２には有利には同じ方法で作製される。
【００４４】
図４には、本発明の実施例の概略的回路図が示されている。ここで破線により囲まれた換気（空調）装置Ａは太陽熱回路Ｂと暖房および／または雑用水（ないし中水）装置Ｃで結合されている。
【００４５】
換気（空調）装置Ａが、エア−エア−交叉流ヒートエクスチェンジャまたはエア−エア−向流ヒートエクスチェンジャとして構成されたヒートエクスチェンジャＷＴを有していれば、図には詳細に図示しない機械的換気装置を介して暖房すべき空間からの排気流ＡＢを第１ヒートエクスチェンジャＷＴの排気流用入口（Abluft-Eingang）に導くことができる。熱エネルギーを供給空気流ＺＵに伝達した後、排気流ＡＢは送出空気流（Fortluftstrom）ＦＯとしてさらに導かれる。
【００４６】
送出空気流ＦＯに未だ含まれる顕熱はヒートポンプ回路ＷＰＫで利用される。このためにヒートポンプ回路ＷＰＫは、ガス状冷媒を圧縮するためのコンプレッサ３１，第１ヒートエクスチェンジャ３２および第２ヒートエクスチェンジャ３３を有する。第１ヒートエクスチェンジャおよび第２ヒートエクスチェンジャは圧縮された冷媒に対するガスクーラとして、すなわちその液化のために用いられる。最後に液化冷媒は、制御可能なエクスパンションバルブ３４を介して気化器３５に達する。気化器３５の後方（下流）にはヒートポンプ回路ＷＰＫが接続しており、送出空気流ＦＯは気化器３５を通過した後、最終的に外部環境へ放出される。ヒートエクスチェンジャ３３は有利には、供給空気（流）を加熱するための放熱器として使用することができ、このヒートエクスチェンジャは供給空気流ないし外気流内に配置されている。
【００４７】
したがって気化器３５は送出空気流ＦＯに未だ含まれる顕熱を十分に取り出すために用いられる。そのために気化器は、冷媒が後置接続されたコンプレッサ３１に少なくとも流入する際に超臨界領域で駆動されるように構成されている。有利には冷媒は、コンプレッサ３１とエクスパンションバルブ３４との間のヒートポンプ回路（ＷＰＫ）の高圧領域（ＷＰＫＨ）で、超臨界状態で駆動される。冷媒としての二酸化炭素ＣＯ２の他に、調達が容易で、環境調和性が高く、潜在的危険性の低い化学物質が使用される。
【００４８】
送出空気流ＦＯから気化器３５で吸収された熱は次に２つのステージで、第１ヒートエクスチェンジャ３２および第２ヒートエクスチェンジャ３３を介して再び放出される。液化器（復水器）としてのヒートエクスチェンジャ３２には、ヒートポンプ回路ＷＰＫの冷媒の通流方向で第２ヒートエクスチェンジャ３３が後置接続されており、この第２ヒートエクスチェンジャはこの実施例ではフィン付きパイプ−ヒートエクスチェンジャとして構成されている。この第２ヒートエクスチェンジャ３３には一方でヒートポンプ回路ＷＰＫの冷媒が通流し、他方で外気流ＡＵが通流する。この外気流ＡＵは、第１ヒートエクスチェンジャＷＴへさらなる加熱のために流入する前に第２ヒートエクスチェンジャ３３を通流する。
【００４９】
液化冷媒は液化器３２の出口３２ｂで例えば３０℃のオーダーの温度を有する。環境温度が低いとき、すなわち外気流ＡＵの温度がとりわけ０℃未満の低温であるとき、第１ヒートエクスチェンジャＷＴが霜で覆われ、または凍結（結氷）する危険性があり、そのためその効率の大部分が失われてしまうことが発見された。冷媒が過冷却されるこの場合、第２のヒートエクスチェンジャ３３はエア−エアヒートエクスチェンジャとして構成された第１ヒートエクスチェンジャＷＴの外気入口に前置接続される。ここ（第２ヒートエクスチェンジャ３３）では、高圧領域（ＷＰＫＨ）で超臨界の冷媒が第１ヒートエクスチェンジャ３２で熱の大部分Ｑを第１ヒートシンク、すなわち暖房装置および／または雑用水装置Ｃに伝達し、別のヒートエクスチェンジャ３３は冷媒の熱の比較的小さな部分ｑを低い温度レベルで、第２ヒートシンクとしての外気流ＡＵに伝達する。その結果、引き続き外気が通流するエア−エア−ヒートエクスチェンジャＷＴの凍結が阻止される。所定の熱量ｑを第２ヒートエクスチェンジャ３３によって放出することにより、外気流ＡＵが予加熱される。このことは第１ヒートエクスチェンジャＷＴの霜降りおよび／または凍結に対抗作用する。ここでは同時にヒートポンプ回路（ＷＰＫ）の高圧領域（ＷＰＫＨ）に存在する冷媒がさらに冷却される。このことはヒートポンプモードに対して有利である。なぜなら加熱能力が電力消費を高めることなしにコンプレッサ３１で上昇するからである。
【００５０】
太陽熱回路Ｂは、太陽熱集熱器Ｓ、ポンプＰおよびヒートエクスチェンジャＷＴＳを有する。このヒートエクスチェンジャＷＴＳの大きさは、太陽熱回路に発生する熱量に適合されている。いわゆるソーラー−ヒートエクスチェンジャＷＴＳを介して、太陽熱集熱器Ｓで得られた熱は暖房装置および／または雑用水装置Ｃに伝達される。これらの装置は電気的な後加熱部Ｎの他に、換気（空調）装置Ａのヒートポンプ回路ＷＰＫのヒートエクスチェンジャ３２を熱源として有している。例えば地熱熱源等を利用するために、ここでは暖房装置および／または雑用水装置Ｃの熱回路にさらなるヒートエクスチェンジャを設けることができる。
【００５１】
図示の３つのヒートエクスチェンジャＷＴＳ，３２，Ｎに供給される熱は選択的に、ポンプおよび制御可能な弁を介して暖房回路ＨＫ、および温水容器ＷＢを備える温水回路に分割される。暖房回路ＨＫは、温水により放熱および／または床暖房を行う。ヒートエクスチェンジャを介して温水容器ＷＢに導かれた熱は蓄熱することができ、図示しない付加的ヒートエクスチェンジャを介し必要に応じて、暖房または少なくとも飲料水（上水）の予加熱のために利用することができる。飲料水は温水用の循環システムによって前もって調整された温度に維持することもできる。
【００５２】
前記の換気（空調）装置Ａの構造と同様に、図４に示されていない排水からの排熱回収を、新鮮水の予加熱の際に付加的にまたは択一的に実行することができる。
【００５３】
図５は、図４のヒートポンプ回路に所属する、冷媒としての二酸化炭素ＣＯ２ないしＲ７４４に対する圧力−エンタルピ（ｐ−ｈ）線図である。コンプレッサ３１、第１ヒートエクスチェンジャ３２、第２ヒートエクスチェンジャ３３、制御可能なエクスパンションバルブ３４およびヒートエクスチェンジャ３５は、ヒートポンプ回路ＷＰＫのエレメントとして、それぞれの入口ａおよび出口ｂによりｐ−ｈ線図内のサイクルに示されてる。ｐ−ｈ線図から、気化器３５の出口３５ｂからコンプレッサ３１の入口３１ａへの移行部における動作点が露点曲線（Taulinie）の向こう側（気相側）に存在することがよく分る。
【００５４】
図６は、本発明の第２実施例の概略図である。これによれば、熱吸収のためそれぞれ適合された２つのヒートエクスチェンジャを気化器として使用することにより、熱源が種々の特性を経済的に最適化するのに用いられる。超臨界の冷媒の通流方向で、送出空気流ＦＯの供給される気化器３６に気化器３５が前置接続されている。気化器３５は、比較的に冷たい温度レベルを熱の付加的吸収のために用いる。このためにこの気化器３５にはヒートエクスチェンジャとして外気（流）ＡＵが供給される。
【００５５】
この特性に対するバックグラウンド：（ポンプに対する）吸引ガスの過熱または場合により後（追）気化が、冷媒気化器内のヒートポンプに際して熱源に対して、または内部ヒートエクスチェンジャによって液化冷媒に対して実現される。冷媒気化器での過熱の際の欠点として、熱源自体がまさに低い温度レベルを有している場合、効率的な気化器では場合により、冷媒の確実な過熱を実現できないことがあり得る。
【００５６】
したがって本発明の実施形態は、ベンチレータと関連するヒートポンプ循環回路を含む。ここでは冷媒がヒートエクスチェンジャ３５の後で更なる（別の）ヒートエクスチェンジャ３６でベンチレータの送出空気流に対して過熱または後（追）気化される。送出空気流ＦＯの温度は外気ＡＵの温度よりも高い。送出空気流ＦＯの湿度も外気ＡＵと比較して高いので、その比較的高い温度と関連して送出空気流ＦＯの含有エネルギーも外気ＡＵの含有エネルギーより大きい。とりわけ送出空気流ＦＯの空気容積流は比較的小さく、機械的な住宅換気装置の使用可能な外部加圧（圧力）が高いことにより、冷媒を過熱または後気化するためのヒートエクスチェンジャ３６の形状を非常にコンパクトにすることができる。したがってヒートポンプ循環回路ではヒートエクスチェンジャ３５の後方に別のヒートエクスチェンジャ３６がオーバヒータとして配置されており、このオーバヒータで冷媒ＣＯ２が過熱または後気化される。過熱または後気化は第１ヒートエクスチェンジャＷＴの送出空気流ＦＯに対して（を用いて）行われ、このヒートエクスチェンジャＷＴでは建物の供給空気（流）ＺＵが排気（流）ＡＢに対して（を用いて）加熱される。
【００５７】
図６による冷媒の過熱の場合、第２ヒートエクスチェンジャ３６は冷媒の気化および過熱のために構成されており、後気化または過熱の確実な動作は、一次気化器３５の熱源よりも常に高い温度レベルを有する熱源により保証される。これにより冷媒を、オーバヒータとしての第２ヒートエクスチェンジャ３６で一部を気化し、確実に過熱することができる。しかしすでに気化器としての第１ヒートエクスチェンジャ３５で気化し、一部を過熱することもできる。図７は、図６のヒートポンプ回路に所属する圧力−エンタルピ線図を示す。ここには、付加的ヒートエクスチェンジャ３５の出口３５ｂと気化器ないしオーバヒータ３６の入口３６ａとの間の相応する移行点が湿り蒸気領域に再度示されている。ヒートエクスチェンジャ３６の出口３６ｂからコンプレッサ３１の入口３１ａへの移行部における動作点はここでも、はっきりと露天曲線の向こう側（気相側）に存在する。
【００５８】
ＣＯ２ヒートポンプないしヒートポンプ回路ＷＰＫの仕事サイクルの熱力学的効率を改善するために、この実施形態ではヒートポンプのガスクーラとしてのヒートエクスチェンジャ３２（ここでは暖房水が暖房装置および雑用水装置Ｃで加熱される）に、付加的ガスクーラとしての第２ヒートエクスチェンジャ３３が後置接続される。（図８参照）この第２ヒートエクスチェンジャは、超臨界のＣＯ２冷媒の残余熱を外気流ＡＵに伝達するために用いられる。
【００５９】
付加的ガスクーラ３３は、冷媒のガスクーラ出口温度を有意に低減する他に、同時に外気流ＡＵの予加熱にも作用する。これによりこの温度は０℃またはそれ以上に達し、交叉流ヒートエクスチェンジャの凍結が回避される。このことは、装置をＣＯ２ヒートポンプ回路または冷却回路において中断なしで使用できる他に、性能数ないし成績係数（Leistungszahl）の格段の向上につながる。なぜなら使用可能な加熱能力ないし冷却能力が、このために付加的にコンプレッサ電力を消費する必要なしに上昇するからである。−１０℃の気化温度と８０ｂａｒのガスクーラ圧によるＣＯ２ヒートポンププロセスでは、ガスクーラ出口温度が３０℃の場合の加熱性能数２．７を、ガスクーラ出口温度が２０℃での３．２に改善することができる。
【００６０】
しかし最初に説明した装置は、本発明の実施形態による送出空気流ＦＯを用いた冷媒の後気化と良好に組み合わせることができる。両方の場合でベンチレータとヒートポンプの組合わせが設けられている。本発明の第１実施形態では、第２ガスクーラの熱が低温レベルで、ベンチレータにより吸気される外気流に伝達され、これによりヒートポンプ回路の成績係数が上昇する。本発明の第２実施形態では、ベンチレータの送出空気の残余エネルギーが、吸引側マニホールドから到来する冷媒の確実な後気化を保証するために使用される。これにより制御技術的に安定した冷却回路と長期のコンプレッサ寿命が可能になる。
【００６１】
この組合わせは、本発明の第３実施形態として図８に概略的回路図で示されている。
【００６２】
図９は、図８のヒートポンプ回路に所属する圧力−エンタルピ線図である。ここでは前の２つの実施形態で説明した特性が正確に引き継がれている。
【００６３】
図１から３に示されたヒートエクスチェンジャは、例えば図４，６または８のヒートエクスチェンジャ３２として使用することができる。したがって図４から９の実施形態は、図１から３のヒートエクスチェンジャの適用可能な態様である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、切開されたヒートエクスチェンジャの斜視図である。
【図２】図２は、図１のヒートエクスチェンジャの一部側面図である。
【図３】図３は、先行の図面によるヒートエクスチェンジャの概略的断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施例の概略的回路図である。
【図５】図５は、図４のヒートポンプ回路に所属する圧力−エンタルピ線図である。
【図６】図６は、本発明の実施例の概略的回路図である。
【図７】図７は、図６のヒートポンプ回路に所属する圧力−エンタルピ線図である。
【図８】図８は、本発明の実施例の概略的回路図である。
【図９】図９は、図８のヒートポンプ回路に所属する圧力−エンタルピ線図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  ヒートエクスチェンジャ
２  流体密な外側ケーシング
３  幅狭側
４  幅広面
５  層
６  層
７  層
８  層
９  銅製の波状に湾曲した薄板
１０  波の谷
１１  波の山
１２  薄板
１３  流体チャネル
１４  流体チャネル
１５  パイプ
１６  区間
１７  湾曲部
１８  冷媒蛇行管
１９  切欠部
２０  切欠部（開孔）
２１  スリット
２２  切欠部（孔部／穿孔）
２３  ハンダ（ロウ）
Ｆ１  流体チャネル１３の断面積
Ｆ２  パイプ１５の断面積
Ｆ３  流体チャネル１４の断面積
α  先端角
Ａ  換気（空調）装置
Ｂ  太陽熱回路
Ｃ  暖房および雑用水（ないし中水、Braunchwasser）装置
Ｓ  太陽熱集熱器
Ｐ  ポンプ
ＷＴＳ  ソーラー−ヒートエクスチェンジャ
Ｎ  電気的後加熱部
ＨＫ  暖房回路
ＷＢ  温水容器
Ｑ  放出される熱量の大部分
ｑ  放出される熱量の比較的小さな部分
ＡＢ  排気（流）
ＡＵ  外気（流）
ＦＯ  送出空気（流）（Fortluft）
ＺＵ  供給空気（流）（Zuluft）
ＷＴ  第１ヒートエクスチェンジャ／エア−エア−ヒートエクスチェンジャ
ＷＰＫ  ヒートポンプ回路／ＣＯ２ヒートポンプ
ＷＰＫＨ  ヒートポンプ回路の高圧領域
３１  コンプレッサ
３１ａ  コンプレッサの入口
３１ｂ  コンプレッサの出口
３２  （第１）ヒートエクスチェンジャ／ガスクーラ
３２ａ  ガスクーラの入口
３２ｂ  ガスクーラの出口
３３  （第２）ヒートエクスチェンジャ／ガスクーラ
３３ａ  ガスクーラの入口
３３ｂ  ガスクーラの出口
３４  エクスパンションバルブ
３４ａ  エクスパンションバルブの入口
３４ｂ  エクスパンションバルブの出口
３５  ヒートエクスチェンジャ／気化器
３５ａ  気化器の入口
３５ｂ  気化器の出口
後（追）気化器／ヒートエクスチェンジャ
３６ａ  後（追）気化器の入口
３６ｂ  後（追）気化器の出口
【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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【国際調査報告】
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