Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Temperieren eines zu temperierenden Raums und insbesondere auf eine Kälteerzeugung oder Wärmeerzeugung und -Verteilung bei mobilen oder stationären Kälteanwendungen.

Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren und Vorrichtungen für die Kälteerzeugung oder Wärmeerzeugung und -Verteilung bei mobilen Kälteanwendungen oder Wärmeanwendungen und ist einsetzbar bei straßengebundenen Motorwagen bzw. Anhängern oder Aufliegern mit einem Kühlaufbau oder einem Heizaufbau, einem schienenöder seegebundenen gekühlten oder geheizten Aufbau oder einem Container, oder aber allgemein bei zu temperierenden Räumen in Luft- oder Klimatechnikanwendungen, welche z. B. mittels einer Kompressionskältemaschine gekühlt oder geheizt werden.

Weiterhin ist diese Erfindung auch einsetzbar im Bereich der Komfortklimatisierung bei mobilen Anwendungen wie Omnibussen oder schienengebundenen Personenwagen des Bahnverkehrs. Prinzipiell ist aus rein technischer Sicht eine Einschränkung auf diese Bereiche aber nicht erforderlich, da auch bei stationären Anwendungen die hier beschriebenen Lösungen ebenfalls vorteilhaft eingesetzt werden können.

Die Kompressionskältemaschine stellt die häufigste Bauform von Kältemaschinen dar. Diese Bauform nutzt den physikalischen Effekt der Verdampfungswärme beim Wechsel des Aggregatzustandes von flüssig zu gasförmig, bzw. von gasförmig zu flüssig. Bei einer Kompressionskältemaschine wird ein Kältemittel mit geeigneten thermodynamischen Stoffeigenschaften in einem geschlossenen Kreislauf bewegt, wie es in Fig. 2a dargestellt ist Dabei erfährt es nacheinander und wiederkehrend die verschiedenen Aggregatzustandsänderungen. Das gasförmige Kältemittel wird zunächst durch einen Kompressor 1 komprimiert (verdichtet). Im folgenden Wärmeübertrager 2 (Verflüssiger oder Wärmesenke des Prozesses) wird es unter Wärmeabgabe kondensiert (verflüssigt). Anschließend wird das verflüssigte Kältemittel zur Druckabsenkung über ein Expansionsorgan 3, z.B. ein Expansionsventil oder im einfachsten Fall eine Blende oder ein Kapillarrohr, auf den Verdampfungsdruck entspannt. Es kühlt sich dabei ab. Im nachgeschalteten zweiten Wärmeübertrager 4 (Verdampfer, oder Wärmequelle des Prozesses) verdampft das Kältemittel unter Wärmeaufnahme bei niedriger Temperatur (Verdampfungskühlung). Die hierbei aufgenommene Wärme stellt die genutzte Kälte der Kälteanlage dar. Der aufgenommene Wärmestrom wird als Kälteleistung bezeichnet. Der Verdampfer befindet sich daher vorteilhaft direkt im Kühlaufbau, im Kühlcontainer oder allgemein im zu kühlenden geschlossenen Raum 5 der Anwendung, um Wärmeübertragungsverluste gering zu halten indem das Kühlgut möglichst in direkten Kontakt mit der Wärmequelle gebracht wird. Der Kreislauf kann nun von vorne beginnen. Der Prozess muss von außen durch Zufuhr von mechanischer Arbeit (Antriebsleistung) über den Kompressor in Gang gehalten werden. Das Kältemittel nimmt eine Wärmeleistung auf einem niedrigen Temperaturniveau auf und gibt sie unter Zuführung von technischer Arbeit auf einem höheren Temperaturniveau meist an die Umgebung ab. Der identische, beschriebene Prozess wird als Wärmepumpenprozess bezeichnet, wie es in Fig. 2b dargestellt ist, wenn statt einer Kälteleistung beziehungsweise Energie, die dem Verdampfer zugeführt wird, die Verflüssigerwärme genutzt werden soll, die der Verflüssiger des Systems abgibt. In der vorliegenden Anwendung ergibt sich dadurch die Möglichkeit bei geeigneter Prozessführung und Anordnung der Komponenten der Anlage dem beschriebenen Aufbau, beziehungsweise dem geschlossenen Innenraum der Anwendung Energie in Form von Wärme zu Heizzwecken zuzuführen. Eine der Möglichkeiten, dies zu erreichen, besteht darin, den druckseitigen Ausgang des Verdichters mit dem Wärmeübertrager, der sich im geschlossenen Aufbau befindet, derart zu verbinden, dass dieser sich im Betrieb der Anlage aufheizt. Die übrigen Komponenten erfüllen dann ihre Funktion entsprechend dem beschriebenen Anwendungsprozess zur Kälteerzeugung. Ebenfalls lässt sich durch die Wärmezufuhr ein effizientes Abtauen beziehungsweise Enteisen des Wärmeübertragers im geschlossenen Raum erreichen, die entweder zeitgesteuert oder auch bedarfsgeregelt sein kann.

Der Kältemittelkreislauf besteht im Wesentlichen aus den vier Bauelementen: Kompressor 1 , Verflüssiger 2, Expansionsorgan 3 und Verdampfer 4. Bei einer einstufigen oder mehrstufigen Kälteanlage wird generell zwischen Hochdruck- und Niederdruckseite unterschieden. Die Hochdruckseite reicht von der Druckseite des Verdichters bis zum Eintritt des Kältemittels in das Expansionsorgan. Die Niederdruckseite umfasst den Teil des Kältemittelkreislaufs vom Austritt des Kältemittels aus dem Expansionsorgan bis zum Verdichtereintritt. Dies gilt genauso auch für den Fall, dass der Kältemittelkreislauf als Wärmepumpe betrieben wird, d.h., dass nicht die Kälteleistung des Verdampfers genutzt wird, sondern die Wärmeleistung, die der Verflüssiger bereitstellt. Diese Wärmeleistung kann, wie beschrieben, zum Aufheizen der Anwendung oder zum Abtauen des Verdampfers genutzt werden.

Das im Kreisprozess im Kreislauf eingesetzte Kältemittel soll unabhängig von der Anwendung die Umwelt so wenig wie möglich belasten, kostengünstig und besonders energieeffizient sein. Ein wesentliches Maß für die umweltschädigende Wirkung eines Kältemittels ist sein Treibhauspotential, das auch als GWP (Global Warming Potential) bezeichnet wird. Dieser Wert wird für Kältemittel in Relation zum GWP-Wert von CO2 (Kohlendioxid) angegeben. CO2 hat per Definition einem GWP-Wert von 1. Bei den häufig als Kältemittel eingesetzten F-Gasen kann das Treibhauspotential Werte von mehreren Tausend aufweisen. Das wiederum bedeutet, dass ein Kilogramm F-Gas, das bei seiner Herstellung, Verwendung oder Entsorgung in die Atmosphäre gelangt ist, dem Treibhauseffekt von mehreren Tonnen CO2 entsprechen kann.

Die wichtigsten Bestandteile von F-Gasen sind Kohlenstoff, Wasserstoff und Fluor. F-Gase zersetzen sich oft nur sehr langsam und verbleiben, einmal freigesetzt, mitunter hunderte oder mehrere tausend Jahre in unserer Atmosphäre. Unabhängig von ihrer Verweildauer und der Höhe des Treibhauspotentials entstehen beim Abbau der F-Gase Zerfallsprodukte. Diese Stoffe, wie Trifluoressigsäure oder Fluorwasserstoff, haben oft langfristige negative Auswirkungen für Mensch und Umwelt. Aus den genannten Gründen wird die Anwendung von F-Gasen als Kältemittel von der internationalen Gesetzgebung zunehmend über Regelwerke und Verordnungen eingeschränkt oder auch untersagt. Die Akzeptanz der F-Gase als Kältemittel auch durch die Verbraucher, beziehungsweise Anwender der Kältetechnik, aber auch von der Gesellschaft nimmt zunehmend ab, und es werden in der Folge von der Herstellerindustrie von Kälteanlagen und Wärmepumpen in zunehmendem Maße Alternativen zu der bisherigen kältetechnischen Technologie, die auf dem Einsatz der F-Gase basiert, gefordert.

Die DE 202022100810 Ulzeigt eine Wärmepumpenanlage mit einer Wärmepumpe, einem Verbraucherkreis und einem Pufferspeicher im Verbraucherkreis, der als Gasabscheider ausgebildet ist. In der Wärmpumpe wird Propan verwendet und die Wärmpumpe ist in einem Sicherheitsbereich außerhalb eines Gebäudes angeordnet.

Die DE 102007039195 A1 zeigt eine Anordnung zum Klimatisieren eines Fahrzeugs, wobei ein erster Kreislauf zwischen einem Kühlmodus und einem Heizmodus umschaltbar ist. In dem ersten überkritisch betreibbaren Kreislauf zirkuliert C02 als Wärmetauschfluid. In einem zweiten Kreislauf zirkuliert Kühlflüssigkeit für einen motorischen Antrieb des Fahrzeugs.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Konzept zum Temperieren eines zu temperierenden Raums zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1 , einen zu temperierenden Raum nach Patentanspruch 24, ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Temperieren eines zu temperierenden Raums nach Patentanspruch 27 oder ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Temperieren eines zu temperierenden Raums nach Patentanspruch 28 gelöst.

Eine Vorrichtung zum Temperieren eines zu temperierenden Raums mit einer Raumbegrenzung, die den zu temperierenden Raum von einer Umgebung trennt, umfasst einen Primär-Wärmepumpenkreis mit einem Verdampfer, einem Verflüssiger, einem Verdichter und einem Expansionsorgan, wobei der Primär-Wärmepumpenkreis ein natürliches Primär- Arbeitsfluid aufweist, wobei der Verdampfer, der Verflüssiger, der Verdichter und das Expansionsorgan außerhalb des zu temperierenden Raums angeordnet sind. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Sekundärkreis, der mit dem Verdampfer oder dem Verflüssiger über einen Wärmeübertrager thermisch gekoppelt ist und fluidisch entkoppelt ist, und der ein oder mehrere Temperierungselemente aufweist, die in dem zu temperierenden Raum angeordnet sind, und die mit dem Wärmeübertrager durch eine Leitungsanordnung verbunden sind, die ein Sekundärfluid aufweist, das sich von dem Primärfluid unterscheidet, wobei die Leitungsanordnung die Raumbegrenzung durchdringt.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass im Primär-Wärmepumpenkreis, der außerhalb des zu temperierenden Raums, also in der Umgebung des zu temperierenden Raums, angeordnet ist, ein natürliches Primär-Arbeitsfluid verwendet wird, das Eigenschaften aufweisen kann, die für einen geschlossenen Raum ungünstig sind, wie beispielsweise Brennbarkeit, wenn es von einem Organismus eingeatmet wird. Dagegen wird im Sekundärkreis ein anderes Sekundärfluid verwendet, welches für einen Organismus typischerweise unschädlich bzw. risikoarm weil nicht brennbar ist. Damit können erfindungsgemäß Primär-Arbeitsfluide und Sekundärfluide miteinander kombiniert werden, die günstige Eigenschaften für einen Kompressions- bzw. Primär-Wärmepumpenkreis einerseits und für eine Temperierung in einem zu temperierenden (geschlossenen) Raum andererseits aufweisen.

Insbesondere die Verwendung von brennbaren Primär-Arbeitsfluiden als Beispiel eines natürlichen Kältemittels ermöglicht hohe Umweltverträglichkeit und gute energieeffiziente Eigenschaften in einem Kompressionskälte/wärme-Kreislauf. Andererseits können solche Kälte/Wärmemittel in der Regel nur mit erheblichem zusätzlichen Aufwand in geschlossenen Räumen eingesetzt werden, weil deren Brennbarkeit dies gebietet. Solche Kältemittel sind beispielsweise Kohlenwasserstoffe (HC), wie Propan (R290) oder Propen (R1270). Andere F-Gas-freie Primär-Arbeitsfluide umfassen NH ₃ oder NH ₃ /DME (R723), welche zwar nur geringfügig brennbar sind, aber in geschlossenen Räumen für den menschlichen Organismus toxisch und daher nicht erwünscht sind. Ebenfalls zu dieser Gruppe an Arbeitsstoffen zur Kälteerzeugung zählen fluorierte Kohlenwasserstoffe, die aufgrund ihrer molekularen Zusammensetzung eine Entflammbarkeit aufweisen.

Andererseits können im Sekundärkreis, welcher nicht zur Kälteerzeugung oder Wärmeerzeugung dient, sondern lediglich zur Kälteverteilung und Wärmeverteilung dient, unbrennbare und damit risikoarme Kälte/Wärmeträgermedien eingesetzt werden, die idealerweise beim Transport der Kälte oder Wärme einen Phasenwechsel durchlaufen. Vorzugsweise wird ein Sekundärfluid verwendet, das beim Wärmetransport seinen Aggregatszustand ändert. Dabei wird bei konstanter Temperatur Wärme aufgenommen, oder abgegeben und das Thermosyphonprinzip wird durch den Dichteunterschied zwischen Dampf und Flüssigkeit angetrieben.

Dadurch, dass die Leitungsanordnung die Raumbegrenzung durchtrennt, und dadurch, dass die Elemente des Primär-Wärmepumpenkreises einschließlich zumindest eines Teils des Wärmeübertragers außerhalb des Raums angeordnet sind, wird vermieden, dass ein natürliches, wie beispielsweise brennbares Arbeitsfluid in den geschlossenen Raum eintritt. Lediglich ein unkritisches Wärmemittel mit der zu transportierenden Wärme/Kälte tritt in den geschlossenen Raum ein und gibt dort die transportierte Wärme/Kälte über das Temperierungselement an den Raum ab. Das Temperierungselement wird typischerweise ein Se- kundärfluid-Luft-Wärmeübertrager sein, während der Wärmeübertrager ein Primär-Arbeits- fluid/Sekundärfluid-Wärmeübertrager sein wird. Der Wärmeübertrager ist dann, wenn als Temperierung ein Heizen erreicht werden soll, mit dem Verflüssiger des Primär-Wärmepumpenkreises gekoppelt. Wenn jedoch als Temperierung ein Kühlen eingesetzt werden soll, dann ist der Wärmeübertrager mit dem Verdampfer des Primär-Wärmepumpenkreises thermisch gekoppelt. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen sind der Verdampfer und der Verflüssiger so ausgebildet, dass entsprechende Elemente des Primär-Wärmepumpenkrei- ses je nach Betriebsrichtung des Kompressors beide Funktionen ausführen können.

Ferner kann eine Implementierung des Wärmeübertragers derart ausgebildet sein, dass der eigentliche Verdampfer bzw. Verflüssiger des Primär-Wärmepumpenkreises mit dem Primär-Arbeitsfluid-Sekundärfluid-Wärmeübertrager in Serie geschaltet ist. Alternativ kann die Funktionalität auch in einem einzigen Element integriert werden, das zum einen die Verdampfung/Verflüssigung im Primär-Wärmepumpenkreis erreicht und zum anderen eine Übertragung der Wärme bzw. Kälte von dem Primär-Wärmepumpenkreis in den Sekundärkreis bewerkstelligt. Sind der Primär-Arbeitsfluid-Sekundärfluid-Wärmeübertrager mit dem eigentlichen Verflüssiger oder Verdampfer des Primär-Wärmepumpenkreises in Serie geschaltet, so ist die Anordnung der beiden Elemente, also ob der eigentliche Verflüssiger oder Verdampfer des Primär-Wärmepumpenkreises in Flussrichtung des Primär-Arbeitsflu- ids vor oder nach dem Primär-Arbeitsfluid-Sekundärfluid- Wärmeübertrager angeordnet ist, oder nach diesem Element frei und nach den tatsächlichen Gegebenheiten wählbar. Sind die beiden Funktionen des Verdampfens oder Verflüssigens im Primär-Wärmepumpenkreis und die des Wärmeübertragens von einem Fluid zum anderen, während die beiden Fluide streng voneinander gekoppelt sind, in einem einzigen Element integriert, so wird dieses Element ebenfalls außerhalb des zu temperierenden Raums, also in der Umgebung, die von dem zu temperierenden Raum durch die Raumbegrenzung abgetrennt ist, angeordnet.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist das Temperierungselement ein Luft-Sekundär- fluid- Wärmeübertrager mit Phasenübergang. In diesem Fall umfasst die Leitungsanordnung des Sekundärkreises einen ersten Teil, der von flüssigem Sekundärfluid durchflossen wird, und einen zweiten Teil, der vom dampfförmigen Sekundärfluid durchströmt wird. Je nach Implementierung kann der Sekundärkreis antriebslos implementiert sein, also allein nach dem Thermosyphon-Konzept, dahin gehend, dass ein Transport des Sekundärfluids im Sekundärkreis allein aufgrund der Schwerkraft und des Dichteunterschieds zwischen der Dampf- und der Flüssigkeitsphase des Sekundärfluids stattfindet. Je nach Ausführungsform kann als Unterstützung der Zirkulation des Sekundärfluids jedoch auch eine Pumpe im flüssigkeitsführenden Teil der Leitungsanordnung angeordnet sein, oder ein Ventilator im dampfführenden Teil der Leitungsanordnung.

Insbesondere bei Verwendung einer derartigen Unterstützung im Sekundärkreis wird es bevorzugt, eine Steuerung vorzusehen, die je nach Pumprichtung bzw. Ventilationsrichtung im Sekundärkreis dazu führt, dass während einer normalen Kühlungsanwendung im zu temperierenden Raum zu bestimmten Zeitpunkten ein Abtauen durchgeführt wird, um eine Vereisung des Temperierungselements und damit einen Verlust an Effizienz zu vermeiden. Darüber hinaus kann durch die Pumpe bzw. den Ventilator, welche über die Steuerung gesteuert werden, gleichzeitig erreicht werden, dass dann, wenn im zu temperierenden Raum eigentlich geheizt werden soll, zu ausgewählten Zeitpunkten in einen Kühlmodus übergangen wird, wenn beispielsweise eine konstante Temperatur erreicht werden soll, wenn also z. B. eine Klimatisierung über einen weiten Temperaturbereich geschaffen werden soll.

Vorzugsweise ist die Steuerung ausgebildet, um auch im Primär-Wärmepumpenkreis die Kreislaufumkehr, die einer Umkehr der Förderrichtung des Kompressors gleichkommt zu verändern, um dann, wenn beispielsweise der Primär-Wärmepumpenkreis derart arbeitet, dass der Verdampfer mit dem Wärmeübertrager gekoppelt ist, dass also eine Kühlanwendung gefahren wird, durch Umschalten der Förderrichtung des Verdichters der Primär-Wärmepumpenkreis dahin gehend arbeitet, dass der Verdampfer zum Verflüssiger wird. Damit wird dem Wärmeübertrager Wärme zugeführt, was dazu führt, das dem zu temperierenden Raum ebenfalls Wärme zugeführt wird. Die Umschaltung der Förderrichtung des Verdichters kann durch Umschalten eine Drehrichtung eines Verdichterrads erreicht werden oder durch Umschalten eines Vier-Wege-Ventils, das mit der Druckseite und der Saugseite sowie dem Verdampfer und Verflüssiger des Primär-Wärmepumpenkreises gekoppelt ist.

Hat der Sekundärkreis keine Pumpe bzw. keinen Ventilator, also arbeitet er nach einem reinen Thermosyphon-Prinzip, so kann ebenfalls durch Umschalten der Förderrichtung des Kompressors oder durch die Umkehr des Kältekreislaufs z.B. mittels Ventile in dem Primär- Wärmepumpenkreis erreicht werden, dass durch entsprechende Zufuhr von Kälte oder Wärme in das zu temperierende Element von einem Kühlmodus in einen Heizmodus, z. B. zum kurzfristigen Abtauen, umgeschaltet wird, oder dass von einem „normalen“ Heizbetrieb in einen Kühlbetrieb umgeschaltet wird, z.B. zu Temperierungszwecken, etc.

Eine Alternative zum Einsatz von F-Gasen als Kältemittel stellt die Verwendung sogenannter Natürlicher Kältemittel dar. Hier ist die Verwendung von Kohlenwasserstoffen (HC) besonders vorteilhaft, da diese Stoffe im Gegensatz zu F-Gasen ein nur sehr geringes bzw. vernachlässigbares Treibhauspotential haben und eine hohe Energieeffizienz des Kältemittelprozesses ermöglichen und daher nur wenig Antriebsenergie pro Kälte- bzw. Wärmeleis- tung benötigt wird. Nachteilig bei Kohlenwasserstoffen ist deren hohe Brennbarkeit, die einen Einsatz in kleinen geschossenen Räumen, wie bei den hier betrachteten Kühlaufbauten und Kühlcontainern aber auch sonstigen geschlossenen zu kühlenden oder klimatisierenden Räumen einen sicheren Einsatz einschränkt, bzw. auch gegebenenfalls nahezu ausschließt.

Zur Risikominimierung wird daher angestrebt mit einer möglichst geringen Kältemittelfüllmenge auszukommen und einen Eintritt des Kältemittels in den geschlossenen Kühlaufbauten und Kühlcontainern und sonstigen geschlossenen zu klimatisierenden Räumen zu vermeiden. Daraus ergibt sich der Einsatz von Komponenten zur Kälteerzeugung mit minimalem kältemittelseitigem Volumen, um die Füllmenge an benötigten Kältemittel möglichst gering zu halten. Es bieten sich dazu insbesondere die Mikrochannel-Technologie und Plattenwärmeübertrager als Technologie für die Wärmeübertrager an. Darüber hinaus ist auf Kompaktheit der Gesamtanlage und die Vermeidung von Speichervolumina, wie häufig eingesetzte Kältemittelsammler zu achten. Der Verdichter soll ein geringes Kältemittelvolumen und eine niedrige Ölmengenfüllung haben, um die benötigte Kältemittelmasse des Prozesses weiter zu reduzieren. Dieser Ansatz der Kältemittelreduzierung, beziehungsweise Minimierung gilt auch für alle anderen einzusetzenden Komponenten des Prozesses und ist im Idealfall bei der Auswahl und Positionierung entsprechend zu berücksichtigen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert: Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Temperieren eines zu temperierenden Raums gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2a einen einfachen Primär-Wärmepumpenkreis zum Kühlen eines Raums;

Fig. 2b einen einfachen Primär-Wärmepumpenkreis zum Heizen eines Raums;

Fig. 3 eine Vorrichtung zum Temperieren mit einem Wärmeübertrager, gekoppelt mit dem Verdampfer oder Verflüssiger des Primär-Wärmepumpenkreises;

Fig. 4 eine Vorrichtung zum Temperieren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit reinem Thermosyphon-Konzept; Fig. 5 eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung mit dem Thermosyphon- Konzept zum Kühlen;

Fig. 6 eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zum Temperieren mit dem Thermosyphon-Konzept zum Heizen;

Fig. 7 eine Pumpen-unterstützte Thermosyphon-Implementierung zum Kühlen oder Heizen, abhängig von der Pumprichtung;

Fig. 8a eine schematische Darstellung einer Pumpe mit innenliegendem Stator;

Fig. 8b eine schematische Darstellung einer Pumpe mit außenliegendem Stator;

Fig. 9 eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zum Temperieren mit einem Pumpen-unterstützten Thermosyphon-Konzept zum Heizen;

Fig. 10 ein Pumpen-unterstütztes Thermosyphon-Konzept zum Kühlen;

Fig. 11 ein Pumpen-unterstütztes Thermosyphon-Konzept zum Heizen;

Fig. 12 eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Ventilator im dampfführenden Teil der Leitungsanordnung zum Kühlen;

Fig. 13 eine schematische Darstellung des fluidisch entkoppelten und thermisch gekoppelten Wärmeübertragers;

Fig. 14 eine schematische Ausführung eines Wärmeübertragers getrennt vom eigentlichen Verdampfer oder Verflüssiger mit (variablem) Flüssigkeitsniveau an flüssigem Sekundärfluid;

Fig. 15 eine schematische Darstellung eines schräg angeordneten Temperierungselements mit Kanälen für das Sekundärfluid, die durch Lamellen verbunden sind, die von Luft, das von einem Gebläse angetrieben wird, durchströmbar sind; Fig. 16a eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit einem Plattenwärmeübertrager als integriertem Element und einem senkrecht angeordneten Luftregister;

Fig. 16b eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Heizen mit einem integriertem Element und einem auf ähnlicher Höhe senkrecht angeordneten Temperierungselement und einer Pumpe;

Fig. 16c eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit einem integrierten Element und einem auf ähnlicher Höhe senkrecht angeordneten Temperierungselement und einer Pumpe;

Fig. 17a eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit einem Plattenwärmeübertrager als integriertem Element und einem senkrecht angeordneten alternativ ausgebildeten Luftregister;

Fig. 17b eine Implementierung des integrierten Elements, das als Plattenwärmeübertrager ausgebildet ist; und

Fig. 17c eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit dem Plattenwärmeübertrager als integriertem Element von Fig. 17b und einem senkrecht angeordneten alternativ ausgebildeten Luftregister.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Temperieren eines zu temperierenden Raums 5 mit einer Raumbegrenzung 20, die den zu temperierenden Raum 5 von einer Umgebung 21 trennt. Die Vorrichtung umfasst einen Primär-Wärmepumpenkreis 6 mit einem Verdampfer 4, einem Verflüssiger 2, einem Verdichter 1 und einem Expansionsorgan 3, wobei der Primär- Wärmepumpenkreis ein natürliches Primär-Arbeitsfluid aufweist, wobei der Verdichter 1 , der Verdampfer 4, der Verflüssiger 2, der Verdichter 1 und das Expansionsorgan 3 außerhalb des zu temperierenden Raums 5 angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner einen Sekundärkreis, der mit dem Verdampfer 4 oder dem Verflüssiger 2 über einen Wärmeübertrager 7 thermisch gekoppelt und fluidisch entkoppelt ist und ein Temperierungselement 14 aufweist. Das Temperierungselement 14 ist in dem zu temperierenden Raum 5 angeordnet und mit dem Wärmeübertrager 7 über eine Leitungsanordnung 15a, 15b verbunden. Die Leitungsanordnung weist ein Sekundärfluid auf, das sich von dem Primärfluid unterscheidet. Ferner ist die Leitungsanordnung 15a, 15b ausgebildet, um die Raumbegrenzung zu durchdringen.

Wenn der Sekundärkreis über den Wärmeübertrager 7 mit dem Verdampfer 4 gekoppelt ist, dann befindet sich die Anordnung im Kühlmodus für den zu temperierenden Raum. Das Temperieren ist dann ein Kühlen und das Temperierungselement 14 fungiert als Kühlelement. Wenn der Sekundärkreis dagegen über den Wärmeübertrager 7 mit dem Verflüssiger 2 des Primär- Wärmepumpenkreises gekoppelt ist, dann arbeitet die Vorrichtung zum Temperieren als Heizvorrichtung und das Temperieren des Raums 5 ist ein Heizen, wobei das Temperierungselement 14 als Heizelement arbeitet.

Der Wärmeübertrager 7 kann daher den Verdampfer bzw. Verflüssiger sowie den Wärmeübertrageri 0, der in diversen Figuren dargestellt ist, aufweisen. Das Temperierungselement 14 kann aus dem Wärmeübertrager 11 , der in diversen Figuren dargestellt ist, bestehen oder noch einer oder mehrere zusätzliche Elemente aufweisen, wie Sensoren oder das Gebläse von Fig. 15.

Eine Steuerung 30 ist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, um den Verdichter 1 des Primär-Wärmepumpenkreises in seiner Förderrichtung umzuschalten, und zwar über ein Steuersignal 31 , um den Primär-Wärmepumpenkreis im Hinblick auf die Flussrichtung des Primär-Arbeitsfluids umzuschalten. Damit wird bei gleichbleibender Kopplung des Sekundärkreises erreicht, dass auch die Funktion des Sekundärkreises verändert wird, dass nämlich der Sekundärkreis im Kühlmodus oder im Heizmodus ist. Ist der Sekundärkreis normalerweise im Kühlmodus, so wird der Heizmodus verwendet, um ein Abtauen des Temperierungselements 14 zu erreichen. Ist dagegen der Sekundärkreis hauptsächlich im Heizmodus, so kann ein intermittierendes Kühlen eingesetzt werden, um z.B. eine bestimmte fest eingestellte Temperatur-Bandbreite einzuhalten. Die Initiative zum Ausgeben des Steuersignals 31 oder des Steuersignals 32 von der Steuerung 30 zu einem eventuell im Sekundärkreis angeordneten Pumpen- oder Ventilatorelement, wie beispielweise Element 8 kann von einem Sensor, einem Taktgeber oder von einem äußeren Signal stammen, wie es durch einen Steuereingang 33 dargestellt ist. Ist die Steuerung dagegen derart ausgebildet, dass sie über einen Sensoreingang oder einen Taktgeber gesteuert wird, dann wäre der Taktgeber oder der Sensoreingang mit dem Steuereingang 33 verbunden, oder der Steuereingang 33 wäre nicht vorhanden und die Initiative für die Ausgabe des Steuersignals 31/32 wird aus der Steuerung 30 heraus erzeugt. Die Umschaltung der Förderrichtung des Kompressors bzw. Verdichters kann auf verschiedene Arten erreicht werden. Bei einer Ausführung hat der Verdichter 1 ein Förderrad. Dabei ist der Verdichter ausgebildet, um ansprechend auf das Steuersignal 31 zum Umkehren der Förderrichtung eine Drehrichtung der Förderrads umzukehren.

Bei einer anderen Ausführung umfasst der Verdichter ein Vier-Wege-Ventil. Dabei ist der Verdichter ausgebildet ist, um ansprechend auf das Steuersignal 31 zum Beispiel ausgehend von dem Kühlmodus zum Umkehren der Förderrichtung eine Saugseite des Verdichters fluidisch von dem Verdampfer 4 abzukoppeln und mit dem Verflüssiger 2 fluidisch zu verbinden oder eine Druckseite des Verdichters von dem Verflüssiger 2 fluidisch abzukoppeln und mit dem Verdampfer 4 fluidisch zu verbinden. Damit übernimmt das Element, das in dem Kühlmodus der Verdampfer war, in dem Heizmodus oder Abtaumodus die Funktion des Verflüssigers.

Ausgehend von dem Abtaumodus wird zum Umkehren der Förderrichtung eine Saugseite des Verdichters fluidisch von dem Verflüssiger 2 (der im Abtaumodus der Verdampfer war) abgekoppelt und mit dem Verdampfer 4 (der im Abtaumodus der Verflüssiger war) fluidisch verbunden und eine Druckseite des Verdichters wird von dem Verdampfer 4 (der im Abtaumodus der Verflüssiger war) fluidisch abgekoppelt und mit dem Verflüssiger 2 (der im Abtaumodus der Verdampfer war) fluidisch verbunden.

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, kann der Sekundärkreis mit einer Pumpe 8 versehen werden, um in dem Sekundärkreis und insbesondere in der Leitungsanordnung 15a, 15b das Sekundärfluid zu zirkulieren. Das Sekundärfluid kann eine Sekundärflüssigkeit sein, wenn das Temperierungselement 14 als Wärmeübertrager ohne Phasenwechsel arbeitet. Arbeitet das Temperierungselement 14 dagegen als Wärmeübertrager mit Phasenwechsel, wie es beispielsweise in den Fig. 4 bis 12, 15 dargestellt ist, dann ist ein Teil, beispielsweise der Teil 15a der Leitungsanordnung, der flüssigkeitsführende Teil, und der andere Teil, wie beispielsweise der Teil 15b, der dampfführende T eil der Leitungsanordnung im Sekundärkreis.

Der Kälteerzeugungsprozess 6, wie es in Fig.3 dargestellt ist, bei Einsatz der beschriebenen Komponenten und Kältemittel verläuft nach demselben Prinzip wie eingangs beschrieben nur mit dem Unterschied, dass die Füllmenge nun deutlich reduziert ist, das Kältemittel nicht in das Innere des Aufbaus bzw. Containers gelangen und damit auch ein brennbares Kältemittel mit stark verringertem Risiko zur Kälte- bzw. Wärmeerzeugung zum Einsatz kommen kann. Die erzeugte Kälte und Wärme des Kältemittelprozesses wird anschließend indirekt über einen geeigneten Wärmeübertrager, zum Beispiel einen Plattenwärmeübertrager 7, mit einem nicht brennbaren sicheren Arbeitsmittel, einem sogenannten Sekundärfluid in den Kühlaufbau, Kühlcontainer oder allgemein zu kühlenden Raum transportiert. Damit besteht die Kälteanlage aus einem Primärkreislauf für die Kälteerzeugung und einem Sekundärkreislauf für den Kälte- bzw. Wärmetransport.

Dieser Sekundärkreislauf zur Verteilung der erzeugten Kälte und Wärme lässt sich auf verschiedene Art und Weise ausführen. So besteht die Möglichkeit, eine Sole einzusetzen, die von einer geeigneten Pumpe 8 gefördert wird und so ohne Phasenwechsel in dem Sekundärkreislauf 9 die Wärme aus dem zu kühlenden bzw. zu beheizenden Raum entfernt bzw. einbringt und zum kältemittelführenden Teil der Maschine, also den Primärkreislauf transportiert.

Eine weitere Variante ist der Einsatz eines Stoffes, der ebenfalls durch eine Pumpe gefördert mit einem Phasenwechsel den Wärmeübertrager des geschlossenen Raumes durchströmt und so die Wärme aus ihm entfernt, bzw. Wärme einbringt. Der Sekundärkreislauf transportiert dabei die Wärme an den mit kältemittelgefüllten Teil der Maschine, also den Primärkreislauf. Vorteilhaft handelt es sich bei dem Phasenwechsel um einen flüssig-gas- förmig-Phasenwechsel, um die Pumpbarkeit des Sekundärfluids sicherzustellen. Fest-Flüs- sig-Phasenwechsel in Form eines Slurries bzw. Schlamms, also z.B. einem Gemisch aus Wassereis und Glykol, ist dabei nicht grundsätzlich auszuschließen.

Zwangsangetriebene Sekundärkreisläufe, d.h. mit Einsatz einer Pumpe, haben den Nachteil, dass die Pumpe zur erforderlichen Überwindung der Strömungswiderstände des Sekundärsystems unter Umständen Energie braucht. Eine Alternative dazu, die nicht den Einsatz einer Pumpe erfordert, ist die Gestaltung des Sekundärkreislaufs als Thermosyphon- Kreislauf, der in Fig. 4 gezeigt ist. Dabei wird das Arbeitsmittel mit Phasenwechsel des Sekundärkreislaufs (das Sekundärfluid) im Verdampfer 10 des kälteerzeugen Teils der Maschine verflüssigt, in dem es dampfförmig im oberen Teil 10b des Wärmeübertragers (Verdampfer des Primärkreislaufs) in diesen eintritt und im unteren Bereich als Flüssigkeit 10a wieder austritt. Das flüssige Arbeitsmittel wird nun durch geeignete Rohrleitungen in den zu kühlenden geschlossenen Raum geführt, wo es in einen Kühler 11 strömt, in den es im unteren Teil in flüssiger Form 11a eingetreten ist und im oberen Teil des Kühlers dampfför- mig 11 b wieder austritt, um anschließend wieder zum Wärmeübertrager 10 des kälteerzeugenden Teils der Maschine 7 geleitet wird, in dem das Arbeitsmittel dann wieder verflüssigt wird und allein über Schwerkraft, der zu einem Niveauausgleich führt, wieder zum Kühler im Kühlraum strömt. Dieser Selbstumlauf hat den Vorteil, keine Pumpe mit entsprechendem Energieverbrauch und Ausfallrisiko zu benötigen und lediglich eine minimale Anzahl an Komponenten zum Einsatz kommen muss. Der Sekundärkreislauf muss so gestaltet sein, dass sich bei Betrieb der Anlage eine treibende Druckdifferenz durch geodätische Höhenunterschiede und / oder durch den Thermosyphoneffekt einstellt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kühler im Kühlfall überflutet ist, da so eine maximale Ausnutzung der Luftseite des Kühlers gewährleistet ist.

In dem Anwendungsfall, dass dem geschlossenen Raum Wärme zugeführt werden muss oder der Verdampfer abzutauen ist, wird der Prozess umgekehrt, indem dem Wärmeübertrager 10 nun Energie zugeführt wird, und die flüssige Phase des Sekundärfluids 10a verdampft und als dampfförmige Phase 10b den Wärmeübertrager verlässt und durch eine geeignete Rohrleitung dem Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum zugeführt wird. Das Kältemittel tritt in den Wärmeübertrager im geschlossenen Raum 11 als Dampf 11 ein, wird dort verflüssigt, gib dabei seine Wärme ab und strömt in flüssiger Form 11a wieder aus dem Wärmeübertrager zurück in den kältemittelbeauftragten Wärmeübertrager 10 der Maschine, wo der Verdampfungsprozess dann erneut beginnt. Auch bei dem Transport von Heizwärme in den geschlossenen Raum läuft dieser Prozess ausschließlich auf der Basis der geodätischen Höhenunterschiede der flüssigen Phase in den beiden Wärmeübertragern ab, indem stets in beiden Bauteilen ein Niveauausgleich aufgrund von Schwerkraft stattfindet.

Jede der beschriebenen Methoden ermöglicht bei entsprechender Gestaltung also auch die Umkehr des Kreislaufs, so dass der Wärmeübertrager 11 aus Fig. 4 im geschlossenen Raum (5) bei Bedarf sowohl abtauen bzw. auch beheizen kann. In Abhängigkeit der Nutzung des zu kühlenden Raumes kann dieser Vorgang mehrmals täglich auftreten und es besteht die Anforderung, dass das Abtauen schnell und zuverlässig möglich ist. Der Abtauvorgang wird dadurch realisiert, dass der kälteerzeugende Teil der Maschine, der Primärkreislauf, nicht länger als Kälteanlage arbeitet, sondern in den Wärmepumpen- oder ggf. auch Heißgasmodus, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, wechselt. Damit wird wie beschrieben im Wärmepumpenmodus der Verflüssiger zum Verdampfer und der Verdampfer zum Verflüssiger. Im Heißgasmodus wird der Verflüssiger des Kältemittelkreislaufs nicht länger durchströmt und stattdessen die Wärme im Verdampfer abgegeben. So besteht die Möglichkeit, dass die kälteerzeugende Einheit der Maschine Wärme an den Sekundärkreislauf abgibt und dieser die Wärme in den Kühlcontainer transportiert, und so dafür sorgt, dass der Kühler 11 im Kühlcontainer ebenfalls beheizt wird, wodurch sich ein schnelles und effizientes Abtauen des Kühlers im Container realisieren lässt. Entsprechendes gilt für den dauerhaften Heizbetrieb des Containers, falls die Außentemperatur unterhalb der Solltemperatur im Container liegt.

Der Verflüssiger des kälteerzeugenden Teils der Maschine, sowie der Wärmeübertrager im geschlossenen Raum bzw. des Containers werden in der Regel luftseitig mit erzwungener Konvektion betrieben, die durch geeignete Gebläse erzeugt wird. Ähnlich wie beim kälteer- zeugen den Teil der Maschine, dem Primärkreislauf soll auch beim Sekundärkreislauf darauf geachtet werden, dass die Füllmengen an Arbeitsstoff minimal gehalten werden und somit ein Kühler zum Einsatz kommt, der nicht nur ein geringes inneres Volumen hat, sondern auch eine geringe thermische Masse, um den Abtauvorgang möglichst schnell und somit energieeffizient durchführen zu können. Somit bieten sich allgemein Wärmeübertrager mit geringer Kältemittelfüllung bei minimalem Materialeinsatz zum Beispiel Mikrochanneltechnologien für den Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum an, die den geforderten Anforderungen besonders entsprechen. Andere Bauformen, wie Lamellenwärmeübertrager sind alternativ aber ebenfalls einsetzbar. Beide Wärmeübertragertypen werden idealerweise überflutet betrieben.

Durch den Wegfall von Pumpen durch den Einsatz von Thermosyphon-Lösungen und den sich daraus ergebenden energetischen Vorteilen, sowie der Verringerung der Komplexität der Systeme weisen derartige Lösungen im Bereich kompakter Anlagen mit räumlichen Entfernungen vorzugsweise von bis zu 10 Metern und Kälte- bzw. Heizleistungen von unter 50 kW und besonders bevorzugt von bis zu 2 Metern zwischen den beiden Wärmeübertragern 10 und 11 und bei geringen Kälte- bzw. Heizleistung von unter 10 kW besondere Vorteile gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik auf und sind daher zu bevorzugen.

Ist es in einer betrachteten Anwendung nicht erforderlich, dass die kältetechnische Maschine bei Bedarf auch zur Beheizung des geschlossenen Raums herangezogen werden kann, so ist es in jedem Fall vorteilhaft, den Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum 5 geodätisch unterhalb des Wärmeübertragers 10 anzuordnen, wo er vom Kältemittel durchströmt wird, wobei auf Fig. 5 verwiesen wird. Dabei spielt es keine Rolle, wieviel unterhalb der Wärmeübertrager im geschlossenen Raum 11 gegenüber dem Wärmeübertrager 10, der vom Kältemittel durchströmt wird positioniert wird. Durch diese Anordnung der beiden Wärmeübertrager in Relationen zueinander wird sichergestellt, dass der Wärmeübertrager im geschlossenen Raum 11 in jedem Betriebspunkt mit dem Sekundärfluid 11a vollständig gefüllt ist, während der Wärmeübertrager 10, der vom Kältemittel durchströmt wird, mit seiner gesamten Fläche für die Verflüssigung des dampfförmigen Kältemittels 10a zur Verfügung steht, das ihm aus dem Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum 5 zugeleitet wird.

Für den Fall, dass in den geschlossenen Raum nur Wärme eingebracht werden soll, wobei dieser Fall in Fig. 6 dargestellt ist, so ist es vorteilhaft, wenn der Wärmeübertrager 11 , der in diesem Raum 5 angebracht ist, sich geodätisch oberhalb desjenigen Wärmeübertragers 10 befindet, der vom Kältemittel durchströmt wird. Dabei spielt es keine Rolle, wie der Unterschied in der geodätischen Höhe in der Anwendung tatsächlich gewählt wird. In jedem Fall wird sichergestellt, dass die dem Wärmeübertrager 10 zugeführte Energie das Sekundärfluid verdampft, der Dampf 11 b anschließend in den Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum 5 strömt und dort während seiner Kondensation die zuvor aufgenommene Wärme an den Raum abgibt. Nach der Wärmeabgabe läuft das kondensierte Sekundärfluid 11a durch die Schwerkraft angetrieben zurück durch den Wärmeübertrager 10, der vom Kältemittel durchströmt wird, um dort durch Wärmezufuhr erneut verdampft zu werden.

Bei bestimmten Einbausituationen und Betriebsbedingungen der Anordnung der Komponenten, die in Fig. 4 dargestellt ist, kann es unter Umständen zu einer Beeinträchtigung der übertragenen Leistung in den geschlossenen Raum 5 kommen. Dies kann beispielsweise durch konstruktive Möglichkeitsbeschränkung der horizontalen Anordnung in Relation zueinander, durch mögliche Bauhöhenbeschränkungen der Wärmeübertrager 10 und oder 11 entstehen oder aber auch durch ganzheitliche konstruktive Begrenzungen, die z.B. bewirken, dass die Verbindungsleitungen zwischen den beiden Wärmeübertragern 10 und 11 nicht ausreichend dimensioniert werden können, um eine möglichst druckverlustfreie Strömung zu gewährleisten.

In diesen Fällen kommt die in Fig. 7 dargestellte Lösung zum Einsatz, bei der eine Pumpe 8 für die eben beschriebenen Missstände Abhilfe schafft. Dabei ist es wesentlich, dass diese Pumpe, im Gegensatz zu üblicherweise eingesetzten Pumpen keinen besonderen Förderhub im Sinne einer großen Förderhöhe aufweisen muss, sondern lediglich den Selbstausgleich der Flüssigkeitsstände in den Wärmeübertragung 10 und 11 , der durch den beschriebenen Thermosyphon-Effekt ohnehin gegeben ist, unterstützt. Wünschenswerter Weise findet diese Unterstützung der selbstständigen Strömung durch Umkehr der Drehrichtung des Rotors 13 und durch z.B. oder insbesondere die Umschaltung der Polarität des Stators 120 in beide Strömungsrichtungen des Sekundärfluids statt, so dass sich der im geschlossenen Raum 5 befindliche Wärmeübertrager 11 aus den bereits beschriebenen Gründen sowohl abkühlen als auch aufheizen lässt.

Zwei konzeptionelle Konstruktionsmöglichkeiten für eine derartige Pumpe 8 sind in Fig. 8 dargestellt. Fig. 8a zeigt die Variante, bei sich sowohl der Rotor 13 als auch der Stator 120 des den Propeller 140 antreibenden Motors in der Rohrleitung und damit im Sekundärfluid befinden. Bei dieser Konstruktion muss die den Motor antreibende elektrische Leistung durch das Rohr, das das Sekundärfluid führt, geführt werden, was durch ein Bauteil 15 gewährleistet werden kann, das gleichzeitig den Motor im Rohr positioniert.

In Fig. 8b ist die Variante der Pumpe dargestellt, bei der sich der Stator 120 des Pumpenmotors an der Atmosphäre außerhalb des vom Sekundärfluid durchströmten Rohres befindet, während der Rotor 13, der den Propeller 140 über seine Welle antreibt, sich im Fluidstrom innerhalb des Rohres befindet. Bei dieser Konstruktion ist eine Durchführung der elektrischen Leistung zur Erzeugung des Magnetfeldes durch den Stator 120 nicht erforderlich. Auch bei dieser Konstruktion ist es möglich durch die Umkehr der Polarität am Stator oder andere geeignete Maßnahmen die Drehrichtung des Propeller 140 und damit die Strömungsrichtung des Sekundärfluids ebenfalls umzukehren.

In Fig. 7 ist bei der Anordnung der Wärmeübertrager 10 und 11 , wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, der sich ergebende Höhenunterschied der Flüssigkeitspegelstände 10a und 11a des Sekundärfluids in den beiden Wärmeübertragern 10 und 11 dargestellt, wenn eine derartige Pumpe zum Einsatz kommt. Es ist zu erkennen, dass der Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum 5 einen höheren Flüssigkeitsstand 11a aufweist als der mit dem Kältemittel verbundene Wärmeübertrager 10. Dadurch ist es möglich, eine größere Fläche des Wärmeübertragers 11 im geschlossenen Raum 5 mit Kältemittel zu beaufschlagen, während gleichzeitig im Wärmeübertrager 10 eine größere Fläche 10b zur Verflüssigung des Sekundärfluids zur Verfügung steht, was die übertragene Leistung der beiden Wärmeübertrager steigert. Durch die Möglichkeit, durch Umpolung des Motors der Pumpe ihre Förderrichtung umzukehren, ergibt sich der in Fig. 9 dargestellte Betriebsfall des Aufheizens des Wärmeübertragers 11 zur Beheizung des geschlossenen Raumes 5, bzw. zum Abtauen im Falle der Vereisung des Wärmeübertragers 11. Dabei saugt die Pumpe das flüssige Sekundärfluid 11a aus dem Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum 5 ab und fördert dieses in den mit Kältemittel beauftragten Wärmeübertrager 10, wodurch die flüssige Phase des Sekundärfluids 10a in diesem Wärmeübertrager einen höheren Flüssigkeitsstand aufweist, als im Wärmeübertrager 11. Damit steht im Wärmeübertrager 10 eine größere Fläche zur Verdampfung des Sekundärfluid zur Verfügung, während sich im Wärmeübertrager 11 eine größere Fläche 11b für die Verflüssigung ergibt, was die Leistung der beiden Wärmeübertrager steigert.

In Fig. 10 und Fig. 11 sind schließlich die Betriebsfälle dargestellt, die sich ergeben, wenn aufgrund konstruktiver Gegebenheiten eine Ausrichtung der beiden Wärmeübertragung 10 und 11 auf gleicher geodätischer Höhe nicht möglich ist. In Fig. 10 ist der Fall dargestellt, bei dem der mit Kältemittel bei Aufschlag der Wärmeübertrager 10 unterhalb des sich im geschlossenen Raum 5 befindlichen Wärmeübertragers 11 befindet. Der Pumpe gelingt es dabei, den Flüssigkeitsstand des Sekundärfluids 11a so anzuheben, dass dieser oberhalb des Flüssigkeitsstandes 10a im mit Kältemittel beaufschlagten Wärmeübertragers liegt. Damit wird trotz der durch konstruktive Gegebenheiten beeinträchtigten Möglichkeiten die Funktion der Wärmeübertragung aufrechterhalten.

In Fig. 11 ist der Fall dargestellt, bei dem sich der mit dem Kältemittel beauftragte Wärmeübertrager 10 geodätisch oberhalb des Wärmeübertragers 11 im geschlossenen Raum 5 befindet. Auch in diesem Betriebsfall sorgt die Pumpe dafür, dass sich der Flüssigkeitsstand 10a des Sekundärfluids im mit Kältemittel beaufschlagten Wärmeübertrager 10 oberhalb des Flüssigkeitsstands 11a des Wärmeübertragers 11 im geschlossenen Raum 5 einstellt.

Alternativ zu den in den Figuren 7-11 dargestellten Fällen, in denen eine Pumpe zum Unterstützen der Strömung des Sekundärfluids zum Einsatz kommt, ist es ebenfalls möglich, eine Fördervorrichtung 12 in die Leitung einzubringen, durch die ausschließlich die Dampfphase des Sekundärfluid strömt. Die Ausführungen des Bauteils, das die dampfförmige Phase des Sekundärfluids in ihrer natürlichen Strömungsrichtung unterstützt, entspricht dabei prinzipiell der Ausführung der Pumpe 8, die in Fig. 7 - 11 dargestellt ist, nur dass die Fördereinrichtung 12 für die Strömung von dampfförmigen Fluiden optimiert sein kann, indem z.B. das Förderelement eine Geometrie aufweist, die besonders zur Förderung von Dämpfen geeignet ist.

Bei dem in Fig. 12 dargestellten Fall fördert die Fördereinrichtung 12 die dampfförmige Phase 11 b aus dem Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum 5 in Richtung des Wärmeübertragers 10, wo das Sekundärfluid dann in dampfförmiger Form 10b die flüssige Phase 10a verdrängt, und so für die in Figur 12 dargestellte geodätische Höhendifferenz zwischen dem Fluid in dem Wärmeübertrager 10 und in dem Wärmeübertrager 11 sorgt. Die Anwendung der dargestellten Fördereinrichtung 12, die in Fig. 12 abgebildet ist, entspricht dem in Fig. 7 dargestellten Fall, ist aber auf die in Fig. 9-11 dargestellten Anwendungsfälle uneingeschränkt übertragbar, indem die Pumpe 8 durch die Fördereinheit 12 ersetzt wird, und dann die Zirkulation des Sekundärfluids in der jeweils dargestellten Richtung unterstützt.

Fig. 13 zeigt eine schematische Anordnung des Wärmeübertragers zur Kopplung des Sekundärkreises mit dem Primär-Wärmepumpenkreis. Insbesondere treten in den Wärmeübertrager der Kanal für das Primär-Arbeitsfluid, der vom Expansionsorgan 3 kommt, und mit 14a gezeichnet ist, ein, und der Kanal für das Primär-Wärmepumpenfluid, der aus dem Wärmeübertrager 7 austritt, ist mit 14b gezeichnet, wobei dieser Kanal mit dem Verdichter 1 verbunden ist.

Gleichzeitig ist der erste Teil 15a der Leitungsanordnung eingezeichnet, wie er in den Wärmeübertrager 7 eintritt, wobei ferner auch der zweite Teil der Leitungsanordnung 15b gezeichnet ist, der in den Wärmeübertrager 7 eintritt. Bei 22 in Fig. 13 ist die Wirkungszone angedeutet, in der die thermische Übertragung vom Primär-Wärmepumpenkreis zum Sekundärkreis stattfindet. Insbesondere sind die beiden Kreisläufe thermisch gekoppelt, aber fluidisch entkoppelt, damit im Primär-Wärmepumpenkreis ein hocheffizientes natürlich Kältemittel, wie beispielsweise aus Kohlenwasserstoffen, verwendet werden kann, während innerhalb der Raumbegrenzung 20 ein Sekundärfluid eingesetzt wird, das kein Entflammbarkeitsrisiko aufweist.

Obgleich in Fig. 1 beispielsweise gezeigt ist, dass der Wärmeübertrager komplett außerhalb des Raums 5 angeordnet ist, und die tatsächlichen Leitungen des Sekundärkreises außerhalb des Wärmeübertragers die Raumbegrenzung 20 durchdringt, kann die Anordnung des Wärmeübertragers 7 auch in die Raumbegrenzung 20 „eingelassen“ ausgeführt sein, so dass die Zuleitung oder Ableitung zum Wirkungsbereich 22, die bereits innerhalb der äußeren Begrenzung des Wärmeübertragers 7 angeordnet ist, als Leitungsanordnung fungiert, die die Raumbegrenzung durchtritt. Dies ist in Fig. 13 durch die gestrichelte Linie 20a bzw. 20b angedeutet, die innerhalb der äußeren Begrenzung des Wärmeübertragers 7 angeordnet ist, und die durch die Leitungsanordnung 15a und 15b innerhalb des Wärmeübertragers 7 durchdrungen wird.

Fig. 14 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zum Temperieren, insbesondere im Hinblick auf eine spezielle Implementierung des Wärmeübertragers. Insbesondere ist der Wärmeübertrager 7, der als Plattenwärmeübertrager oder Braze Plate Heat Exchanger ausgeführt sein kann, durch ein gemeinsames Element ausgeführt, das bei 10 dargestellt ist und die Funktionalität des Wärmeübertragers und des Verflüssigers 2 oder der Verdampfers 4 vereinigt. Bei alternativen Implementierung als bei denen gemäß Fig. 14 können Wärmeübertrager 10 vor den Verdampfer bzw. Verflüssiger geschaltet sein, also durch zwei getrennte Elemente implementiert werden. Wieder alternativ kann die Reihenfolge der beiden Elemente Wärmeübertrager 10 und Verdampfer/Verflüssiger 4 bzw. 2 umgekehrt sein, so dass die Ausgangsflüssigkeit des Verdampfers in den Wärmeübertrager eingespeist wird.

Es wird jedoch bevorzugt, beide Funktionalitäten in einem Element 10 zu integrieren. In den in Fig. 14 gezeichneten Kanälen 40, die von einem Aufweiter 41 gespeist werden und die von einem Sammler 42 wieder in die Leitung 14b vereinigt werden, fließt das Primär-Ar- beitsfluid und über die Anschlüsse 15a bzw. 15b fließt das Sekundärfluid. Im Falle der Funktionalität des Wärmeübertragers als Verdampfer 4 wird über die Leitung 15b vom zu temperierenden Raum warmer Dampf in den Wärmeübertrager 10 eingespeist. Dies führt dazu, dass die Primär-Arbeitsflüssigkeit nach ihrem Eintritt in die Kanäle 40 verdampft und der Dampf vom Sammler 42 gesammelt wird und vom Kompressor 1 angesaugt wird. Durch das Verdampfer kondensiert der vom Anschluss 15b zugeführte Sekundärdampf außen an den Kanälen 40 und tropft in den Bereich mit dem variablen Flüssigkeitsniveau. Über das Siphon-Prinzip oder über eine Pumpe wird dann gekühlte Flüssigkeit über den Anschluss 15a in das Temperierungselement von Fig. 15 gebracht, um den zu temperierenden Raum zu kühlen.

Im umgekehrten Fall, wenn also der zu temperierende Raum geheizt werden soll, wirkt der Übertrager als Verflüssiger für das Primär-Arbeitsfluid. Dampfförmiges und komprimiertes warmes Primär-Arbeitsfluid fließt in diesem Fall über das Element 42, das jetzt als Aufweiter wirkt, in die Kanäle 40, die so weit als möglich in kühlem flüssigem Sekundärfluid liegen. Dadurch kondensiert das Primär-Arbeitsfluid innen an den Kanälen 40 und verlässt als Flüssigkeit den Wärmeübertrager 10 über das Element 41 , das nun als Sammler wirkt. Dadurch verdampft im Wärmeübertrager 10 die Sekundärflüssigkeit und Dampf geht über den Anschluss 15b in das Temperierungselement 11 , 14, um dort den Raum zu heizen. Dadurch verflüssigt sich das Sekundärfluid im Temperierungselement und gelangt als Flüssigkeit aufgrund des Siphon-Prinzips oder durch eine Pumpe wieder zurück in den Wärmeübertrager um dort wieder verdampft zu werden.

In Fig. 14 ist der Wärmeübertrager 10 so gezeichnet, dass er ein variables Flüssigkeitsniveau aufweist, das bei dem in Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispiel einen Teil des wirksamen Wärmeübertragervolumens bedeckt und einen anderen Teil freilässt. Dies würde dem Fall von Fig. 4, Fig. 5, Fig. 7, Fig. 9, Fig. 10, Fig. 11 , Fig. 12 entsprechen, in denen der Wärmeübertrager 10 nicht komplett überflutet ist. Insbesondere ist der Wärmeübertrager derart ausgebildet, dass, von dem Flüssigkeitsniveau getrennt, der untere Bereich 10a mit Sekundärflüssigkeit voll ist, während der obere Bereich 10b ein Dampfraum ist, in dem dampfförmiges Sekundärfluid angeordnet ist. Gleichzeitig ist der erste Teil 15a der Leitungsanordnung der flüssigkeitsführende Teil, während der zweite Teil 15b der Leitungsanordnung der dampfführende Teil ist. Daher wird es bevorzugt, dass der Durchmesser der zweiten Leitungsanordnung 15b deutlich größer ist als der Durchmesser des ersten Teils, damit der Dampf so gut als möglich fließen kann und ausreichend Raum hat.

Darüber hinaus ist der Wärmeübertrager 10 als volumetrischer Mikrochannel-Wärmeübertrager gezeichnet, bei dem das Aufweitungselement bzw. Sammlungselement 41 die Leitung 14a mit den einzelnen Kanälen des Mikrochannel-Wärmeübertragers koppelt, während ausgangsseitig ein Sammlungselement bzw. Aufweitungselement 42 vorhanden ist, das das flüssige (im Falle von zwei getrennten Elementen) oder dampfförmige (im Fall des integrierten Elements und Kühlbetrieb) Primär-Arbeitsfluid sammelt bzw. verteilt, und nur im Falle der getrennten Implementierung dem Verdampfer bzw. Verflüssiger zuführt. Obgleich in Fig. 14 nicht gezeigt, können zwischen den Mikrokanälen Lamellen angeordnet sein, um eine bessere Wärmeübertragung zu schaffen, die vorzugsweise perforiert sind, damit Blasen im Element 10 aufsteigen können oder Tropfen im Element 10 von oben nach unten fallen können.

Bei der Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel ist der Verdampfer (4) oder der Verflüssiger (2) des Primär-Wärmepumpenkreises als in dem Wärmeübertrager (10) integriert ausgeführt. Der Wärmeübertrager 10 umfasst z.B. Bezug nehmend auf Fig. 14 einen ersten Anschlussabschnitt, z.B. den Sammler oder Aufweiter 41 für das Primär-Arbeitsfluid, einen zweiten Anschlussabschnitt, z.B. den Sammler oder Aufweiter 42 für das Primär-Arbeits- fluid; einen dritten Anschlussabschnitt 15a für das Sekundärfluid; einen vierten Anschlussabschnitt 15b für das Sekundärfluid, und einen Kanalabschnitt 40, der sich zwischen dem ersten Anschlussabschnitt 41 für das Primär-Arbeitsfluid und dem zweiten Anschlussabschnitt 42 für das Primär-Arbeitsfluid erstreckt.

Ferner ist ein Interaktionsbereich 43 vorgesehen, der sich zwischen dem dritten Anschlussabschnitt 15a für das Sekundärfluid und dem vierten Anschlussabschnitt 15b für das Sekundärfluid erstreckt. In diesem ist der Kanalabschnitt 40 angeordnet, wobei der Kanalabschnitt 40 mit dem Interaktionsbereich 43 thermisch gekoppelt und von dem Interaktionsbereich 43 fluidisch entkoppelt ist.

Die Verflüssigung und Verdampfung des Primärkreises findet im Kanalabschnitt innerhalb des Interaktionsraums statt. Ferner findet aufgrund der Verflüssigung oder Verdampfung im Primärkreis im Interaktionsbereich eine Verdampfung oder Verflüssigung des Primärfluids außen am Kanalabschnitt statt. Der Interaktionsbereich ist vorzugsweise das durch eine Wand abgegrenzte Volumen mit dem variablen Flüssigkeitsniveau.

Fig. 15 zeigt eine bevorzugte Implementierung des Temperierungselements, das als Se- kundärfluid-Luft-Wärmeübertrager ausgebildet ist, wobei dieser Wärmeübertrager wieder als schematischer Mikrochannel-Wärmeübertrager ausgebildet ist. Wieder sind Kanäle für das Sekundärfluid gezeichnet, die durch Lamellen verbunden sind. Ferner ist oberhalb des Temperierungselements ein Gebläse 35 dargestellt, das im Raum angeordnet ist und in dem Raum vorhandene Luft durch das Temperierungselement 14 hindurchbläst. Ferner ist in Fig. 15 die optional verwendete schräge Anordnung gezeigt, und zwar mit einem Winkel a zur horizontalen, wie sie in Thermosyphon-Anwendungen und Pumpen-Anwendungen der Fig. 3 bis 12 dargestellt ist. Dies führt dazu, dass dann, wenn das Temperierungselement nicht vollständig überflutet ist, wie beispielsweise in Fig. 9, lediglich der linke untere Bereich der Kanäle in dem Temperierungselement mit Sekundärfluid gefüllt ist, während der obere Teil der Kanäle mit dampfförmigem Sekundärfluid gefüllt ist. Wenn dagegen, wie in Fig. 5 dargestellt, das Temperierungselement komplett überflutet ist, so reicht die Sekundärflüssigkeit in den Kanälen bis zum Anschlusspunkt der Dampfleitung 15b, also bis oben hin, damit nur noch ein kleiner Dampfraum 11b verbleibt, von dem dann über den Anschlusspunkt des zweiten Teils 15b der Leitungsanordnung der Dampf abgeführt werden kann, um dann in den Wärmeübertrager 10 von Fig. 14 über die Leitung 15b eingespeist zu werden. Darüber hinaus ist die Flüssigkeitsleitung 15a des Temperierungselements in Fig. 15 mit dem Anschluss 15a unten am Wärmeübertrager 10 verbunden.

Fig. 14 zeigt die Funktionalität des Wärmeübertragers und des Verdampfers bzw. Verflüssigers in einem integrierten Element als bevorzugtes Ausführungsbeispiel., so dass innerhalb des Verdampfers auch die Funktion der Wärmeübertragung vom Primär-Arbeitsfluid zum Sekundärfluid stattfindet, und gleichzeitig die Funktionalität der Verdampfung bzw. Verflüssigung im Primär-Wärmepumpenkreis stattfindet.

Fig. 16a zeigt eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit einem Plattenwärmeübertrager als integriertem Element und einem senkrecht angeordneten Luftregister. Ferner ist eine Pumpe 8 vorgesehen, die gekühlte Sekundärflüssigkeit in das Temperierungselement 11 pumpt, in dem das Luftregister senkrecht angeordnet ist. Das Temperierungselement muss nicht schräg oder vollständig senkrecht angeordnet sein. Es kann eine beliebige Anordnung und Konfiguration haben, so lange eine Verdampfung der Sekundärflüssigkeit aufgrund der Wärme im zu temperierenden Raum stattfinden kann und das verdampfte Sekundärfluid in den Dampfraum des Wärmeübertragers 10 über den Anschluss 15b gelangen kann.

Fig. 16b zeigt eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Heizen mit einem integriertem Element und einem auf ähnlicher Höhe senkrecht angeordneten Temperierungselement und einer Pumpe. Wieder ist eine Pumpe 8 angeordnet, die unterschiedliche Flüssigkeitspegel in den Elementen 10 und 11 erreicht. Ohne Pumpe 8 oder bei still stehender Pumpe 8 würden die beiden Pegel auf gleicher Höhe aufgrund des Siphonprinzips sein. Dadurch, dass die Pumpe 8 Flüssigkeit in den Wärmeübertrager 10 pumpt und der Primärkreis so betrieben wird, dass der integrierte Wärmeübertrager gleichzeitig als Verflüssiger 2 im Primärkreis arbeitet, wird Sekundärfluid im Wärmeübertrager am warmen Kanalbereich des Verflüssigers verdampft und in das Temperierungselement gedrückt. Dort gibt das warme dampfförmige Sekundärfluid seine Wärme an den zu temperierenden Raum ab, wodurch es im Luftregister kondensiert und durch die Pumpe wieder zurück zum Übertrager 10 gebracht wird.

Fig. 16c zeigt eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit einem integrierten Element und einem auf ähnlicher Höhe senkrecht angeordneten Temperierungselement und einer Pumpe. Wieder ist eine Pumpe 8 angeordnet, die unterschiedliche Flüssigkeitspegel in den Elementen 10 und 11 erreicht. Ohne Pumpe 8 oder bei still stehender Pumpe 8 würden die beiden Pegel auf gleicher Höhe aufgrund des Prinzips kommunizierender Röhren sein. Dadurch, dass die Pumpe 8 Flüssigkeit aus dem Wärmeübertrager 10 pumpt und der Primärkreis so betrieben wird, dass der integrierte Wärmeübertrager gleichzeitig als Verdampfer 2 im Primärkreis arbeitet, wird verdampftes Sekundärfluid im Wärmeübertrager am kalten Kanalbereich des Verdampfers kondensiert als abgekühlte Flüssigkeit durch die Pumpe in das Temperierungselement gedrückt. Dort gibt nimmt das kalte flüssige Sekundärfluid vom zu temperierenden Raum Wärme auf, indem es im Temperierungselement verdampft. Dieser Dampf gelangt wieder in das Element 10, um dort wieder zu kondensieren.

Fig. 17a zeigt eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit einem Plattenwärmeübertrager als integriertem Element und einem senkrecht angeordneten alternativ ausgebildeten Luftregister. Die Pumpe 8 unterstützt lediglich den Fluidumlauf, da die Element 10, 11 im Hinblick auf das Sekundärfluid auf dem gleichen Druck sind.

Fig. 17b zeigt eine Implementierung des integrierten Elements, das als Plattenwärmeübertrager ausgebildet ist. Dieser umfasst die vier Anschlussabschnitte 41 , 42, 15a 15b für das Primär-Arbeitsfluid und das Sekundärfluid, die durch die Abdeckplatte verlaufen und durch die Dichtplatten getrennt sind. Der Kanalbereich 40 für das Primärfluid und der Intrerakti- onsbereich 43 sind durch die Kanalplatten realisiert ist. Damit ist das Primärfluid von Sekundärfluid fluidisch getrennt, mit demselben aber thermisch gekoppelt.

Fig. 17c zeigt eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit dem Plattenwärmeübertrager als integriertem Element von Fig. 17b und einem senkrecht angeordneten alternativ ausgebildeten Luftregister. Durch die Pumpe werden die unterschiedlichen Flüssigkeitsstände im Plattenwärmeübertrager und im Luftregister erreicht. Bei stillstehender Pumpe wären die Flüssigkeitsniveaus gleich hoch.

Nachfolgend werden bevorzugte Implementierungen der vorliegenden Erfindung als Beispiele zusammengefasst. 1. Eine Kälteanlage zur Temperierung, also je nach Bedarf zum Kühlen oder Heizen, von vorzugsweise geschlossenen Räumen in vorzugsweise mobilen oder stationären Anwendungen auf Straße, Schiene, Wasser oder zu Land, bei der ein kälteerzeugender Teil der Maschine keinen direkten Kontakt zum zu temperierenden vorzugsweise geschlossenen Raum aufweist, und/ oder bei der durch einen Sekundärkreis verhindert wird, dass das Kältemittel aus dem kälteerzeugenden Teil der Anlage in den vorzugsweise geschlossen Innenraum der Anwendung gelangen kann, und/oder bei der die Trennung zwischen Kälteerzeugung und Kälteverteilung mit einem brennbaren Kältemittel, beziehungsweise Arbeitsfluid im kälteerzeugenden Teil arbeitet, und/oder bei der im kälteverteilenden Teil der Anlage, der vorzugsweise in dem Raum oder in Kommunikation mit dem Raum angeordnet ist, ein nicht brennbares Fluid mit Phasenwechsel zwischen seinem flüssigen und gasförmigen Aggregatszustand zum Einsatz kommt, und/oder bei der die erforderliche elektrische Antriebsleistung für die Kälteverteilung durch das Sekundärfluid dabei vorzugsweise unter zehn Prozent der gesamten erforderlichen Antriebsleistung der Maschine zum Kühlen bzw. Beheizen liegt.

2. Eine Maschine nach Beispiel 1 , bei der der Arbeitsdruck des Sekundärkreislauffluids zur Kälteverteilung oberhalb des Arbeitsdrucks des Fluids des Anlagenteils zur Kälteerzeugung liegt.

3. Eine Maschine nach einem der vorhergehenden Beispiele, bei der der Sekundärkreislauf als reine Thermosyphon-Lösung ausgeführt ist, so dass keinerlei elektrische Antriebsleistung erforderlich ist.

4. Eine Maschine nach einem der vorhergehenden Beispiele, bei der der Sekundärkreislauf eine in beide Strömungsrichtungen wirksame Pumpeinrichtung für das Sekundärfluid aufweist, dass den natürlichen Umlauf durch das Thermosy- phon-Prinzip unterstützt und damit auch den Kühl- bzw. Heizbetrieb. 5. Eine Maschine nach einem der vorhergehenden Beispiele, die nur zum Kühlen des Innenraums eingesetzt wird und bei der sich der Wärmeübertrager im Innenraum geodätisch auf geringerer Höhe als der Wärmeübertrager zwischen dem kälteerzeugenden und dem Kälteverteilenden Anlagenteil befindet.

6. Eine Maschine nach einem der vorhergehenden Beispiele, die nur zum Heizen des Innenraums eingesetzt wird und bei der sich der Wärmeübertrager im Innenraum geodätisch auf höherer Höhe als der Wärmeübertrager zwischen dem kälteerzeugenden und dem Kälteverteilenden Anlagenteil befindet.

7. Eine Pumpeinrichtung, die das Sekundärfluid in seiner flüssigen oder gasförmigen Phase durch Drehrichtungsänderung des Antriebsmotors und einer entsprechenden geeigneten Geometrie der Fördereinheit in beide Förderrichtungen strömungstechnisch pumpen kann, um sowohl den Kühl- als auch den Heizbetrieb des Innenraums zu unterstützen, alleine oder in Verbindung mit der Maschine nach einem der vorhergehenden Beispiele.

8. Eine Fördereinrichtung zur Unterstützung der Zirkulation des Sekundärfluids, die so in den Kreislauf eingebracht wird, dass diese über eine Erzeugung einer Druckdifferenz ausschließlich in der gasförmigen Phase des Sekundärfluids seine Zirkulation im Kreislauf unterstützt alleine oder in Verbindung mit der Maschine nach einem der vorhergehenden Beispiele.

9. Eine Pumpeinrichtung nach Beispiel 7, bei der sich der stromführende Bereich des Motos außerhalb des mit dem Sekundärfluid durchströmten Rohres befindet.

10. Eine Pumpeinrichtung nach Beispiel 7, bei der sich der stromführende Bereich des Motors innerhalb des mit dem Sekundärfluid durchströmten Rohres befindet.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hard- ware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden. Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt wird.