JP2005507069A - 改良された温水器 - Google Patents
改良された温水器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005507069A JP2005507069A JP2003540574A JP2003540574A JP2005507069A JP 2005507069 A JP2005507069 A JP 2005507069A JP 2003540574 A JP2003540574 A JP 2003540574A JP 2003540574 A JP2003540574 A JP 2003540574A JP 2005507069 A JP2005507069 A JP 2005507069A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- tank
- water heater
- wall
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
- F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/06—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with the heat-exchange conduits forming part of, or being attached to, the tank containing the body of fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/18—Water-storage heaters
- F24H1/181—Construction of the tank
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
- F24H4/02—Water heaters
- F24H4/04—Storage heaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
- F24S10/75—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
- F24S10/755—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations the conduits being otherwise bent, e.g. zig-zag
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Details Of Fluid Heaters (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
この発明は、伝熱性を有する材料から形成された壁(2)を有する水タンク(1)と、該タンクの一端に隣接する冷水注入口(5)とを備える温水器に関する。チューブ(8)は冷媒を運搬するのに適しており、前記タンクの壁(2)の外部に固着される。熱伝導性材料は、チューブと該熱伝導性材料とがタンクの壁の外表面と熱接触して、チューブ内の冷媒の凝結からの熱をタンク(1)に含まれる水に伝達しながら、チューブの長さに沿って供給される。蒸発器(15)は周囲条件から熱エネルギーを吸収するために周囲条件に露出されるように設けられる。蒸発器には冷媒を運搬するための通路が設けられ、これによって該冷媒は周囲条件によって加熱され得る。コンプレッサ(12)は、前記通路と、チューブ(8)とに接続されて、チューブを経て蒸発器(15)に冷媒を循環する。
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は温水器の設計と製造、とくに、ヒートポンプ温水器の設計と製造に関する。
【背景技術】
【0002】
明細書における先行技術のいかなる記載も、決して、該先行技術が広く既知である、あるいは当該分野の一般知識の一部を構成するという承認とみなしてはならない。
【0003】
オーストラリア特許第603510号は、冷媒液を保持するように適合されたチューブが水タンクの周囲に巻かれ、伝熱接着剤により水タンクに接着されている、温水器と温水器用熱交換器の製造方法を開示している。チューブは、使用中のチューブとタンクが伸縮するあいだに伝熱接着剤が破断する可能性を低減するように、張力がかかった状態でタンクに巻きつけられる。タンクは、接着剤を硬化させるためオーブンで焼成される。接着剤は2つの役割、すなわち、タンクにコイルを接着することと、チューブとタンク間の熱伝達性能を向上させることを果たす。
【0004】
しかし、この方法に伴う問題は、接着剤を硬化させるために約2時間、250℃程度の高温で、オーブンまたは窯での焼成を必要とする、高価で特別に配合された接着剤を使用しなければならないことである。接着剤の硬化にオーブンを利用する必要性から、製造の時間とコストも追加される。
【0005】
したがって、本発明の目的は、先行技術の欠点の少なくとも1つを克服するか、あるいは改良すること、もしくは有用な代替案を提供することである
【発明の開示】
【0006】
この目的で、本発明の第1の側面は、
伝熱特性を有する材料で形成される壁を有する水タンクと、
タンクの一端に隣接する冷水注入口と、
前記水タンクの外側に固定される、冷媒液を保持するよう適合されたチューブと、
チューブの全長に沿い、前記壁を通って前記チューブ内の冷媒液の凝縮からタンク内の水に熱を伝達するために、前記タンクの前記壁の外表面と熱伝導接触する伝熱材と、
周囲状況から熱エネルギーを吸収するため周囲状況にさらされるように配置され、冷媒液を保持する通路を有することによって、前記液体が前記周囲状況によって加熱される可能性のある蒸発器と、
前記チューブと前記蒸発器を通って冷媒液を循環させるために前記通路と前記チューブに接続されるコンプレッサと
を備える温水器を提供する。
【0007】
文脈上明らかに他の意味に解すべき場合を除き、明細書と請求項の全体にわたり、「備える」という文言は、限定的あるいは網羅的な意味と対抗して、包括的な意味に解される、つまり「含むが、それに限定されない」という意味に解されるものとする。
【0008】
好ましくは、チューブは前記タンクの周りに巻きつけられる。
【0009】
好ましくは、伝熱材がチューブの全長とほぼ同延である。
【0010】
好ましくは、チューブが銅または銅ベースの合金で形成される。
【0011】
好ましくは、チューブがタンク壁の1つかそれ以上の位置で機械的に固定される。
【0012】
ある好適な実施の形態では、2つまたはそれ以上のチューブが、前記冷媒液を保持するためタンクの周りに巻きつけられる。
【0013】
本発明の第2の側面は、チューブの一端を金属性水タンクの外表面に取り付ける工程と、前記タンクの外表面の周りにチューブを配置する工程と、チューブとタンク壁のあいだに伝熱シーラーを注入する工程とを備える温水器用熱交換器の製造方法を提供する。
【0014】
好ましくは、チューブがタンクの外表面の周りに巻きつけられる。より好ましくは、チューブが所定の張力でタンクの外表面の周りに巻きつけられる。
【0015】
ある好適な実施の形態では、タンクの周りのチューブの巻きの間隔が変化する。具体的には、チューブの巻きがタンクの底部で間隔がより密であり、隣接する巻き間の間隔がタンクの頂部に向かうほど広がる。
【0016】
有利なことに、オーストラリア特許第603510号に開示される先行技術の温水器と比較して、本発明は、高温で接着剤を硬化させる必要がない。オーストラリア特許第603510号に開示される温水器と比べ、伝熱材はチューブとタンク間の熱伝達を向上させる役割を果たし、先行技術に開示される接着剤とは異なり、水タンクの壁にチューブを保持する役割を果たさない。本発明によると、チューブはタンク壁に機械的に保持される。
【0017】
本発明の好適な実施の形態を、添付の図面を参照し、一例としてのみ説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
図面を参照すると、水タンク1は、円筒状壁2、底壁3、凸状上壁4、拡散器またはダイバータ6を一体化する底壁3に隣接する冷水注入口5、上壁4に隣接する温水放流口7を備える。底壁3は凹状に示されるが、所望すれば凸状でもよい。冷媒R22のような冷媒を保持するチューブ8は、タンク壁2の外表面に巻きつけられる。チューブ8は、銅または銅ベースの合金で製造される。図1Aに示されるように、チューブ8は好ましくは平らに押しつぶされるため、チューブの平坦面はタンクの壁側に位置し、断面はほぼD字状となる。熱伝導を提供するため、ヒートシール・ペースト9は、チューブ8の隣接面とタンクの壁間に配置される。好ましくは、ヒートシール・ペーストは、チューブ8とタンク壁2間の接合面全体に沿って配置される。しかし、ヒートシール・ペーストは、通常は熱伝導率が低下するものの、接合面に断続的に配置してもよいと理解すべきである。使用中のチューブおよびタンク壁2の伸縮間に最大限の接触を確保するため、チューブ8は張力がかかった状態でタンク1に巻きつけられ、ピンと張った状態でタンク1に機械的に固定される。これは、図2Aで概略的に示されるように達成することができる。
【0019】
チューブ8はタンク壁2の外表面に螺旋状に巻きつけられるのが好ましいが、チューブ8をタンクの外壁に別の方法で配置できることも言及しておくべきである。たとえば、チューブがタンクの外壁を上下に伸張できるように、チューブを蛇腹状に形成して、タンクの外壁に配置することも可能である。しかし、このような構造は装置の製造を複雑化するため、螺旋状のチューブの巻回ほど望ましくない。
【0020】
本発明によると、ペースト状の伝熱材9は、チューブ8とタンク壁2のあいだに挿入または注入される。好ましくは、ペーストは硬化させる必要がない、あるいは、硬化が必要な場合、周囲条件下で硬化させることができるため、オーブンまたは窯で高温で硬化させる必要性がなくなる。好適な伝熱ペーストは、Electrolubeによりオーストラリアで市販されている「HTSPシリコン伝熱化合物プラス」である。これは、約3.0W/mKの熱伝達率を有するシリコン製オイルベースの伝熱ペーストである。Bostik社によりオーストラリアで販売されている「Bostik 1128伝熱シーラー」などのその他の適した種類の伝熱ペーストも使用することができる。伝熱シーラーの使用に伴う恩恵は、製品のコスト節減や、製造時間の大幅な削減につながる硬化工程の排除などいくつかある。さらに、予備試験が示すように、装置の熱伝達性能が向上する。
【0021】
図2Aに示されるように、タンク1は、ギヤボックス22とチェーン駆動装置23を通じて、モータ21によって回転可能に駆動される回転テーブル20上で支持される。適切な長さのチューブ8が、供給ローラ24によって供給され、変形ローラ25によって図1Aに示されるようにD字状に変形させられる。供給ローラ24と変形ローラ25は、モータ27によって回転可能に駆動される供給スクリュー26に係合するナットを含むアセンブリの一部を構成し、チューブ8が、隣接する巻き間に所定の間隔をもってタンクに巻きつけられるように、アセンブリをタンク1に移動させる。
【0022】
図2Bにより詳細に示されるように、変形ローラ25は、刻み付きローラ28と溝付き支持ローラ29を有する。ローラ28と29は、ピンチローラ24と同じ速度で駆動されるギヤ30、31によって駆動され、チューブ8が確実に同じ速度で供給され、変形させるようにする。ピンチローラ24とローラ28および29は、図2Bの32で示されるようなブレーキパッドによって自由回転を防止する。チューブに印加される張力は、テンションナット34によって調整可能に加圧されるスプリング33の影響下で、ローラ29とギヤ30に係合するようにブレーキパッド32をクランプすることによって調整することができる。
【0023】
本実施の形態では、タンク1の、チューブ8が固定される部分が除塵され、銅フラッシュめっきが既知な方法で施される。次に、チューブ8はスポット溶接で、タンク壁2の底部に固定されてから、図2Aに示されるような機構を用いてタンクの周りに巻きつけられる。チューブがタンク全長にわたり完全に巻かれたら、チューブ8を張力がかかった状態に保つため、その上端をタンク1の壁2にスポット溶接で固定する。
【0024】
チューブ8は、底壁3に隣接する位置からタンク1の適当な高さまで伸長し、壁2の熱交換面Sを定義する。チューブ8の最下端の巻き8Aは、通常は冷たい冷水注入口5の下に位置するため、冷媒の過冷却を生じさせることによって、輸送に十分な安定性を与える。チューブ8は、オーストラリア特許第509901号に記載の一般的種類の太陽熱補助ヒートポンプ(後述の図3)に接続される。ただし、その装置への改良が、後述の装置で行われている。他の形のヒートポンプも使用することができ、チューブ8の保持する伝熱媒体は、希望どおり変更することができる。
【0025】
冷媒を保持するチューブ8をタンク1の外表面に取り付けることによって、二重壁効果が自動的に達成され、関連水当局によって要求される保護が満たされると認識される。当局は、冷媒を保持するチューブが水に関わる場合の二重壁チューブを規定している。チューブ8もタンク1も両方とも好ましくは、類似の材料、または少なくとも熱膨張係数の近い材料で製造される。
【0026】
本件の場合、タンク1は鋼鉄またはステンレス鋼で製造され、チューブ8は銅または銅ベースの合金でできている。異なる熱膨張係数を有する材料が使用される場合、異なる材料の熱伸縮率は、上記の方法でチューブ8の巻繊張力を高めることによって補正される。いずれにせよ、張力下でのチューブの巻回によって、使用中の伸縮によって生じる材料の屈曲にかかわらず、伝熱ボンドが維持される。
【0027】
さらに、上記の熱交換装置は、熱交換面Sの大部分が垂直であることによって、熱交換面上の沈殿物の堆積が阻止されるため、沈殿可能な汚染物質を含みやすい水などの液体Aを伴う使用にきわめて適している。さらに、熱交換面Sは、熱伝達係数と表面積の積を効率的なレベルに維持し、過熱される液体Aと熱交換面Sとのあいだの温度差を最小限に保ちつつ、ガラス状エナメルなどの塗装を塗布するのに十分な程度に拡張される。
【0028】
熱交換面Sの面積は、以下の相反する要件のあいだで最善の妥協を提供するように選択される。
(a)熱交換面が、上述のように、ほぼ垂直である、下向きに対向する、あるいは下方に傾斜するという要件、
(b)過熱される液体A内の熱粒子束密度が、同液体内の不安定要素の不安定化を防止できるほど低いことによって、液体Aが特定の臨界不安定化温度に達する点まで、熱交換面と接触する液体が局地的に加熱されないように、熱交換面Sと液体A間の最大温度差が制限されるという要件、
(c)熱交換面Sができるだけ広く、しかしながらコンパクトであるという要件。
【0029】
要件(c)は、熱交換器が一部品である装置の不可逆性を最小限に抑える。そのことはつまり、熱が冷媒Bと加熱される液体Aとのあいだで伝達されている際の温度が、液体Aの最も冷たい吸込み温度にできるだけ近いことを意味する。熱交換器をコンパクトにすることによって、容器の受動容量が増える。この容量は、いつでもエンドユーザへ液体Aを輸送できる液体の貯蔵量の役を果たす。
【0030】
熱交換器をコンパクトかつ効率的にするためには、チューブ8の巻き間の間隔と、冷媒またはその他の伝熱液体Bの流速が、求めに応じて、適切な液体側面積エリアS、伝熱媒体側面積T、熱交換係数、熱交換フィン効率、適切な受動貯蔵量を与えるように最適化されねばならない。この最適化の要件は常に妥協案であり、主に使用される装置と液体のサイズによって決まる。
【0031】
概して、上記の好適な実施の形態の設計手順は、以下のように要約できる。
【0032】
受動貯蔵量要件と液体Aの階層化を検討すると、先に概説した恩恵が、所望の総熱流束を伝達するのに利用可能な面積の減少によって生じる、面S全体にわたる伝熱温度差の上昇によって打ち消されるところまで、表面積Sはできる限り広く、しかしながらできる限りコンパクトにされる。
【0033】
次に、熱交換面Sの外面上のチューブの間隔とサイズが、内部熱伝達、チューブと壁の接着剤の熱伝導、および適用可能な場合、フィン効率の考慮を含む、確立された工学設計手順によって決定される。
【0034】
次に、間隔の計算によって、表面積Sとの妥協を通じて、設計の最適化が可能であることが判明する場合、表面積Sの再検討が必要になるかもしれない。
【0035】
まだ十分に加熱も冷却もされていない液体との混合によって液体の貯蔵量が減少するのを避けるため、異なる温度の液体の階層化ができるだけ推進されるべきである。この目的のため、液体Aを攪拌することによって混合を促進しないように、出入口が配置される。また、冷水注入口5はタンクの底に位置し、温水放流口7はタンクの最上部に位置する。攪拌を低減するため、注入口5の軸は、層構造の軸に直交する。さらに、下向きに対向する拡散器−導流板6は冷水注入口で使用され、上向きに対向する拡散器−導流板6aは温水放流口7で使用されて、混合と攪拌をさらに低減する。
【0036】
熱交換器は好ましくは、熱伝達を向上させるため、向流原理が具体化されるように配置されるべきである。示される実施の形態では、冷媒Bがコイルチューブ8の最上部から底部へ流れることが注目される。
【0037】
好適な太陽熱補助ヒートポンプ温水器が図3に概略的に示され、タンク1と冷媒を保持するチューブ8とが絶縁発泡体11を含むハウジング10に封入される、本発明を具体化した熱交換器を含むことが分かる。便宜上、ヒートポンプシステムのコンプレッサ12とレシーバ/フィルタ/ドライヤ13が、タンクハウジング10の頂部に位置する冷却シャーシ14上に載置される。この配置によって、通常通りタンクハウジング10の下にコンプレッサとレシーバを置けるように、ハウジング10を高い位置で支持する必要性が回避され、製造コストが減少する。
【0038】
コンプレッサ12は好ましくはロータリーコンプレッサだが、他の型の冷却コンプレッサも、装置の効率性を実質上低下させずに使用することができる。ロータリーコンプレッサは、比較的滑らかで静かな動作のため好適である。また、他の種類のコンプレッサが苦労するのに対し、ロータリーコンプレッサはコンプレッサの吸引側で液体のスラグを受け取ることができる。これらのスラグは、天候条件の変化の結果起こり得る急速な温度変化のため、太陽熱補助ヒートポンプで発生する場合がある。
【0039】
装置からの熱損失を最小限にまで低減させるため、コンプレッサ12は好ましくは外部から絶縁される。上記外部絶縁によって部分的に生じる熱の生成を補正するため、コンプレッサは、好ましくは制御バルブ、毛細管、または固定オリフィス(図示せず)により制御される迂回路を通って、コンデンサまたはレシーバの出口から吸入路またはシリンダの「吸入側」に冷媒を直接流出させることによって冷却される。これを実現する配置の1つが図4に概略的に示されており、絶縁ケーシング12B内に封入され、回転ピストン12Cと翼板12Dを含むシリンダ12Aを備えることが分かる。液体注入管12Eは、冷却液路から吸入路12Gに接続され、コンプレッサ12に至る。この配置により、通常は大気中に逃れる熱が、コンデンサを通ってタンク中の水に伝えられる。図4に示される配置は、市販のコンプレッサで使用されるようにシリンダへの直接注入よりも確実に機能することが分かっている。
【0040】
装置は、サーモスタットTを含むサーモスタット制御システムを含む。
【0041】
下記を含む、さらに複雑なサーモスタットの変種が可能である。
a)日光のレベルに左右される可変または二重サーモスタット設定、あるいは
b)ユニットが作動しているときの蒸発温度を検知し、サーモスタットの設定値を上昇または低下させる潜在能力の指標としてこれを使用する。
【0042】
上記装置の全般的目標は、夜間よりも日中の方が高い温度に水温を上昇させることによって、日中の運転の方に装置にバイアスをかけることである。このケースでは、適切な水温が冬季にも達成されるように、制御「知能」が必要とされるがサーモスタットの設定値を太陽放射と周囲温度の関数にすることによって、さらなる精巧化が可能である。同様に、主に低料金(オフピーク)期間中に作動するように装置にバイアスをかけることが可能である。
【0043】
コンプレッサ12とレシーバ13は、太陽に露出される位置に配置される1組の太陽蒸発板15に接続される。各蒸発板は、好ましくは図5に示される構成で配列されるいくつかの冷媒通路16を含む。各蒸発板15は、通路16の領域を除き、当該技術において既知ないわゆるRoll-Bond(商標)工程によって、ともに接着される2枚の金属からなる。蒸発板は薄片金属から構成されるため、各蒸発板は図6の部分側面図に示されるように外側に湾曲する外形で支持される。外側に湾曲する外形は、各板15の背部に成形された絶縁発泡体フォーマ17を配置することによって維持され、アセンブリは図3および6に示されるような2個の支持具で支持される。各蒸発板15はさらに、板15の縦端面に沿って角部18を形成することによって強化される。上記のような蒸発板の配置は、蒸発板が住居の屋根に取り付けられたときに受ける種類の風力に耐える能力を評価するため行われる風力試験で、適切に機能することが分かっている。
【0044】
図5から認識されるように、各蒸発板は、冷媒路(図示せず)が接続されている分岐管19によって、一端で接続される3つの別個の平行な冷媒通路16で構成される。板15は図3に示されるように、第1の板の出口分岐管が第2の板の入口分岐管に接続される等々というように、互いに直列に接続される。さらに図5から分かるように、板の一端で分岐管に接続される第1の通路は、板の他端で分岐管に接続される最後の通路であり、平行通路16内の冷媒の流れを均等化するのを助ける。分岐管の断面積は、流れの均等化をさらに助けるため、分岐点ごとに2度縮小される。この配置は、分岐管全体にわたる所定の設計圧力損失に対して、分岐管とその分岐点の断面積を最小限に抑える。この結果として、他の「Roll Bond(商標)」蒸発器で使用される典型的な「ワッフル」タイプの分配器の性能と比べて、所定の設計圧力損失に対して破壊圧力が向上する。
【0045】
これらの特徴の結果、蒸発器は、蒸発器全体にわたる高い圧力損失を招くことなく、R22のような高蒸発圧力冷媒とともに使用することができる。さらに、通路16間の流れの均等化は、通常最も下の通路に有利に働く重力に比較的影響を受けないため、蒸発器はふつう所望されるように、下向きの傾斜角で取り付けることができる冷媒液は従来どおり、底部にではなく、各板15の頂部に供給される。これによって、底部流入の場合のように板を浸す必要がないため、冷媒の使用が少なくてすむ。さらなる利点は、底部流入の場合のようにオイルが板の底部に溜まりがちにならないため、完全なオイルの回収が達成されることである。冷媒の頂部流入と高速の冷媒循環とが結びつくと、通路16内を液体が環状に流れ、板から液体への熱伝達が向上する。この動作モードでは、冷媒ガスが液体環内を流れる。
【0046】
装置が停止中に、板15内の液体の堆積が、重力によってコンプレッサ・サクションに流れ落ちるのを防ぐために、冷媒がコンプレッサ・サクションに戻る前に液体トラップが設けられる。トラップは、動作中にオイルが冷媒ガスとともに運ばれるような大きさにしなければならない。
【0047】
液体路のTXバルブが、通常どおり蒸発板15にではなく、冷却シャーシ14の内部に配置されることが図3から分かる。TXバルブをこの位置に配置するために修正を行わなければならないが、バルブはこの位置で優れた機能を果たし、装置の製造がこの位置でのバルブの配置によって簡易化されることが分かっている。TXバルブは、適切な過熱環境に設定することによって、適切に過熱されるようにバイアスをかけられる。
【0048】
上記の実施の形態では、蒸発板は日光にさらされる位置に取り付けられるとして示されるが、図3の破線で示されるように、周囲温度が高い場所、もしくはタンクが屋根の上、あるいは少なくとも部分的に日光にさらされる別の位置に取り付けられることが可能な場所において、取り囲む形の構成で、ハウジング10の外側に据えつけてもよい。こうした状況では、ヒートポンプは、少なくとも部分的にエアソースヒートポンプとして作用する。
【0049】
本発明は特定例を参照して説明されているが、本発明が他の多くの形で具体化できることが当業者によって認識される。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】本発明を具体化する温水器と一緒の使用に適する熱交換器に組み込む水タンクの部分断面図である。
【図1A】チューブの取り付けを示す、タンクの一部の拡大部分断面図である。
【図2A】チューブをタンクに取り付けるための機構の概略正面図である。
【図2B】図2Aに示されるチューブ変形ローラの拡大概略正面図である。
【図3】本発明を具体化する太陽熱補助ヒートポンプ温水装置のレイアウトを示す概略図である。
【図4】図3の装置で使用されるコンプレッサを冷却するための配置を示す概略図である。
【図5】図3の装置で使用される太陽集熱器の冷媒通路のレイアウトを示す概略図である。
【図6】図3の装置で使用される太陽蒸発器/集熱器の1つの側断面図である。
【0001】
本発明は温水器の設計と製造、とくに、ヒートポンプ温水器の設計と製造に関する。
【背景技術】
【0002】
明細書における先行技術のいかなる記載も、決して、該先行技術が広く既知である、あるいは当該分野の一般知識の一部を構成するという承認とみなしてはならない。
【0003】
オーストラリア特許第603510号は、冷媒液を保持するように適合されたチューブが水タンクの周囲に巻かれ、伝熱接着剤により水タンクに接着されている、温水器と温水器用熱交換器の製造方法を開示している。チューブは、使用中のチューブとタンクが伸縮するあいだに伝熱接着剤が破断する可能性を低減するように、張力がかかった状態でタンクに巻きつけられる。タンクは、接着剤を硬化させるためオーブンで焼成される。接着剤は2つの役割、すなわち、タンクにコイルを接着することと、チューブとタンク間の熱伝達性能を向上させることを果たす。
【0004】
しかし、この方法に伴う問題は、接着剤を硬化させるために約2時間、250℃程度の高温で、オーブンまたは窯での焼成を必要とする、高価で特別に配合された接着剤を使用しなければならないことである。接着剤の硬化にオーブンを利用する必要性から、製造の時間とコストも追加される。
【0005】
したがって、本発明の目的は、先行技術の欠点の少なくとも1つを克服するか、あるいは改良すること、もしくは有用な代替案を提供することである
【発明の開示】
【0006】
この目的で、本発明の第1の側面は、
伝熱特性を有する材料で形成される壁を有する水タンクと、
タンクの一端に隣接する冷水注入口と、
前記水タンクの外側に固定される、冷媒液を保持するよう適合されたチューブと、
チューブの全長に沿い、前記壁を通って前記チューブ内の冷媒液の凝縮からタンク内の水に熱を伝達するために、前記タンクの前記壁の外表面と熱伝導接触する伝熱材と、
周囲状況から熱エネルギーを吸収するため周囲状況にさらされるように配置され、冷媒液を保持する通路を有することによって、前記液体が前記周囲状況によって加熱される可能性のある蒸発器と、
前記チューブと前記蒸発器を通って冷媒液を循環させるために前記通路と前記チューブに接続されるコンプレッサと
を備える温水器を提供する。
【0007】
文脈上明らかに他の意味に解すべき場合を除き、明細書と請求項の全体にわたり、「備える」という文言は、限定的あるいは網羅的な意味と対抗して、包括的な意味に解される、つまり「含むが、それに限定されない」という意味に解されるものとする。
【0008】
好ましくは、チューブは前記タンクの周りに巻きつけられる。
【0009】
好ましくは、伝熱材がチューブの全長とほぼ同延である。
【0010】
好ましくは、チューブが銅または銅ベースの合金で形成される。
【0011】
好ましくは、チューブがタンク壁の1つかそれ以上の位置で機械的に固定される。
【0012】
ある好適な実施の形態では、2つまたはそれ以上のチューブが、前記冷媒液を保持するためタンクの周りに巻きつけられる。
【0013】
本発明の第2の側面は、チューブの一端を金属性水タンクの外表面に取り付ける工程と、前記タンクの外表面の周りにチューブを配置する工程と、チューブとタンク壁のあいだに伝熱シーラーを注入する工程とを備える温水器用熱交換器の製造方法を提供する。
【0014】
好ましくは、チューブがタンクの外表面の周りに巻きつけられる。より好ましくは、チューブが所定の張力でタンクの外表面の周りに巻きつけられる。
【0015】
ある好適な実施の形態では、タンクの周りのチューブの巻きの間隔が変化する。具体的には、チューブの巻きがタンクの底部で間隔がより密であり、隣接する巻き間の間隔がタンクの頂部に向かうほど広がる。
【0016】
有利なことに、オーストラリア特許第603510号に開示される先行技術の温水器と比較して、本発明は、高温で接着剤を硬化させる必要がない。オーストラリア特許第603510号に開示される温水器と比べ、伝熱材はチューブとタンク間の熱伝達を向上させる役割を果たし、先行技術に開示される接着剤とは異なり、水タンクの壁にチューブを保持する役割を果たさない。本発明によると、チューブはタンク壁に機械的に保持される。
【0017】
本発明の好適な実施の形態を、添付の図面を参照し、一例としてのみ説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
図面を参照すると、水タンク1は、円筒状壁2、底壁3、凸状上壁4、拡散器またはダイバータ6を一体化する底壁3に隣接する冷水注入口5、上壁4に隣接する温水放流口7を備える。底壁3は凹状に示されるが、所望すれば凸状でもよい。冷媒R22のような冷媒を保持するチューブ8は、タンク壁2の外表面に巻きつけられる。チューブ8は、銅または銅ベースの合金で製造される。図1Aに示されるように、チューブ8は好ましくは平らに押しつぶされるため、チューブの平坦面はタンクの壁側に位置し、断面はほぼD字状となる。熱伝導を提供するため、ヒートシール・ペースト9は、チューブ8の隣接面とタンクの壁間に配置される。好ましくは、ヒートシール・ペーストは、チューブ8とタンク壁2間の接合面全体に沿って配置される。しかし、ヒートシール・ペーストは、通常は熱伝導率が低下するものの、接合面に断続的に配置してもよいと理解すべきである。使用中のチューブおよびタンク壁2の伸縮間に最大限の接触を確保するため、チューブ8は張力がかかった状態でタンク1に巻きつけられ、ピンと張った状態でタンク1に機械的に固定される。これは、図2Aで概略的に示されるように達成することができる。
【0019】
チューブ8はタンク壁2の外表面に螺旋状に巻きつけられるのが好ましいが、チューブ8をタンクの外壁に別の方法で配置できることも言及しておくべきである。たとえば、チューブがタンクの外壁を上下に伸張できるように、チューブを蛇腹状に形成して、タンクの外壁に配置することも可能である。しかし、このような構造は装置の製造を複雑化するため、螺旋状のチューブの巻回ほど望ましくない。
【0020】
本発明によると、ペースト状の伝熱材9は、チューブ8とタンク壁2のあいだに挿入または注入される。好ましくは、ペーストは硬化させる必要がない、あるいは、硬化が必要な場合、周囲条件下で硬化させることができるため、オーブンまたは窯で高温で硬化させる必要性がなくなる。好適な伝熱ペーストは、Electrolubeによりオーストラリアで市販されている「HTSPシリコン伝熱化合物プラス」である。これは、約3.0W/mKの熱伝達率を有するシリコン製オイルベースの伝熱ペーストである。Bostik社によりオーストラリアで販売されている「Bostik 1128伝熱シーラー」などのその他の適した種類の伝熱ペーストも使用することができる。伝熱シーラーの使用に伴う恩恵は、製品のコスト節減や、製造時間の大幅な削減につながる硬化工程の排除などいくつかある。さらに、予備試験が示すように、装置の熱伝達性能が向上する。
【0021】
図2Aに示されるように、タンク1は、ギヤボックス22とチェーン駆動装置23を通じて、モータ21によって回転可能に駆動される回転テーブル20上で支持される。適切な長さのチューブ8が、供給ローラ24によって供給され、変形ローラ25によって図1Aに示されるようにD字状に変形させられる。供給ローラ24と変形ローラ25は、モータ27によって回転可能に駆動される供給スクリュー26に係合するナットを含むアセンブリの一部を構成し、チューブ8が、隣接する巻き間に所定の間隔をもってタンクに巻きつけられるように、アセンブリをタンク1に移動させる。
【0022】
図2Bにより詳細に示されるように、変形ローラ25は、刻み付きローラ28と溝付き支持ローラ29を有する。ローラ28と29は、ピンチローラ24と同じ速度で駆動されるギヤ30、31によって駆動され、チューブ8が確実に同じ速度で供給され、変形させるようにする。ピンチローラ24とローラ28および29は、図2Bの32で示されるようなブレーキパッドによって自由回転を防止する。チューブに印加される張力は、テンションナット34によって調整可能に加圧されるスプリング33の影響下で、ローラ29とギヤ30に係合するようにブレーキパッド32をクランプすることによって調整することができる。
【0023】
本実施の形態では、タンク1の、チューブ8が固定される部分が除塵され、銅フラッシュめっきが既知な方法で施される。次に、チューブ8はスポット溶接で、タンク壁2の底部に固定されてから、図2Aに示されるような機構を用いてタンクの周りに巻きつけられる。チューブがタンク全長にわたり完全に巻かれたら、チューブ8を張力がかかった状態に保つため、その上端をタンク1の壁2にスポット溶接で固定する。
【0024】
チューブ8は、底壁3に隣接する位置からタンク1の適当な高さまで伸長し、壁2の熱交換面Sを定義する。チューブ8の最下端の巻き8Aは、通常は冷たい冷水注入口5の下に位置するため、冷媒の過冷却を生じさせることによって、輸送に十分な安定性を与える。チューブ8は、オーストラリア特許第509901号に記載の一般的種類の太陽熱補助ヒートポンプ(後述の図3)に接続される。ただし、その装置への改良が、後述の装置で行われている。他の形のヒートポンプも使用することができ、チューブ8の保持する伝熱媒体は、希望どおり変更することができる。
【0025】
冷媒を保持するチューブ8をタンク1の外表面に取り付けることによって、二重壁効果が自動的に達成され、関連水当局によって要求される保護が満たされると認識される。当局は、冷媒を保持するチューブが水に関わる場合の二重壁チューブを規定している。チューブ8もタンク1も両方とも好ましくは、類似の材料、または少なくとも熱膨張係数の近い材料で製造される。
【0026】
本件の場合、タンク1は鋼鉄またはステンレス鋼で製造され、チューブ8は銅または銅ベースの合金でできている。異なる熱膨張係数を有する材料が使用される場合、異なる材料の熱伸縮率は、上記の方法でチューブ8の巻繊張力を高めることによって補正される。いずれにせよ、張力下でのチューブの巻回によって、使用中の伸縮によって生じる材料の屈曲にかかわらず、伝熱ボンドが維持される。
【0027】
さらに、上記の熱交換装置は、熱交換面Sの大部分が垂直であることによって、熱交換面上の沈殿物の堆積が阻止されるため、沈殿可能な汚染物質を含みやすい水などの液体Aを伴う使用にきわめて適している。さらに、熱交換面Sは、熱伝達係数と表面積の積を効率的なレベルに維持し、過熱される液体Aと熱交換面Sとのあいだの温度差を最小限に保ちつつ、ガラス状エナメルなどの塗装を塗布するのに十分な程度に拡張される。
【0028】
熱交換面Sの面積は、以下の相反する要件のあいだで最善の妥協を提供するように選択される。
(a)熱交換面が、上述のように、ほぼ垂直である、下向きに対向する、あるいは下方に傾斜するという要件、
(b)過熱される液体A内の熱粒子束密度が、同液体内の不安定要素の不安定化を防止できるほど低いことによって、液体Aが特定の臨界不安定化温度に達する点まで、熱交換面と接触する液体が局地的に加熱されないように、熱交換面Sと液体A間の最大温度差が制限されるという要件、
(c)熱交換面Sができるだけ広く、しかしながらコンパクトであるという要件。
【0029】
要件(c)は、熱交換器が一部品である装置の不可逆性を最小限に抑える。そのことはつまり、熱が冷媒Bと加熱される液体Aとのあいだで伝達されている際の温度が、液体Aの最も冷たい吸込み温度にできるだけ近いことを意味する。熱交換器をコンパクトにすることによって、容器の受動容量が増える。この容量は、いつでもエンドユーザへ液体Aを輸送できる液体の貯蔵量の役を果たす。
【0030】
熱交換器をコンパクトかつ効率的にするためには、チューブ8の巻き間の間隔と、冷媒またはその他の伝熱液体Bの流速が、求めに応じて、適切な液体側面積エリアS、伝熱媒体側面積T、熱交換係数、熱交換フィン効率、適切な受動貯蔵量を与えるように最適化されねばならない。この最適化の要件は常に妥協案であり、主に使用される装置と液体のサイズによって決まる。
【0031】
概して、上記の好適な実施の形態の設計手順は、以下のように要約できる。
【0032】
受動貯蔵量要件と液体Aの階層化を検討すると、先に概説した恩恵が、所望の総熱流束を伝達するのに利用可能な面積の減少によって生じる、面S全体にわたる伝熱温度差の上昇によって打ち消されるところまで、表面積Sはできる限り広く、しかしながらできる限りコンパクトにされる。
【0033】
次に、熱交換面Sの外面上のチューブの間隔とサイズが、内部熱伝達、チューブと壁の接着剤の熱伝導、および適用可能な場合、フィン効率の考慮を含む、確立された工学設計手順によって決定される。
【0034】
次に、間隔の計算によって、表面積Sとの妥協を通じて、設計の最適化が可能であることが判明する場合、表面積Sの再検討が必要になるかもしれない。
【0035】
まだ十分に加熱も冷却もされていない液体との混合によって液体の貯蔵量が減少するのを避けるため、異なる温度の液体の階層化ができるだけ推進されるべきである。この目的のため、液体Aを攪拌することによって混合を促進しないように、出入口が配置される。また、冷水注入口5はタンクの底に位置し、温水放流口7はタンクの最上部に位置する。攪拌を低減するため、注入口5の軸は、層構造の軸に直交する。さらに、下向きに対向する拡散器−導流板6は冷水注入口で使用され、上向きに対向する拡散器−導流板6aは温水放流口7で使用されて、混合と攪拌をさらに低減する。
【0036】
熱交換器は好ましくは、熱伝達を向上させるため、向流原理が具体化されるように配置されるべきである。示される実施の形態では、冷媒Bがコイルチューブ8の最上部から底部へ流れることが注目される。
【0037】
好適な太陽熱補助ヒートポンプ温水器が図3に概略的に示され、タンク1と冷媒を保持するチューブ8とが絶縁発泡体11を含むハウジング10に封入される、本発明を具体化した熱交換器を含むことが分かる。便宜上、ヒートポンプシステムのコンプレッサ12とレシーバ/フィルタ/ドライヤ13が、タンクハウジング10の頂部に位置する冷却シャーシ14上に載置される。この配置によって、通常通りタンクハウジング10の下にコンプレッサとレシーバを置けるように、ハウジング10を高い位置で支持する必要性が回避され、製造コストが減少する。
【0038】
コンプレッサ12は好ましくはロータリーコンプレッサだが、他の型の冷却コンプレッサも、装置の効率性を実質上低下させずに使用することができる。ロータリーコンプレッサは、比較的滑らかで静かな動作のため好適である。また、他の種類のコンプレッサが苦労するのに対し、ロータリーコンプレッサはコンプレッサの吸引側で液体のスラグを受け取ることができる。これらのスラグは、天候条件の変化の結果起こり得る急速な温度変化のため、太陽熱補助ヒートポンプで発生する場合がある。
【0039】
装置からの熱損失を最小限にまで低減させるため、コンプレッサ12は好ましくは外部から絶縁される。上記外部絶縁によって部分的に生じる熱の生成を補正するため、コンプレッサは、好ましくは制御バルブ、毛細管、または固定オリフィス(図示せず)により制御される迂回路を通って、コンデンサまたはレシーバの出口から吸入路またはシリンダの「吸入側」に冷媒を直接流出させることによって冷却される。これを実現する配置の1つが図4に概略的に示されており、絶縁ケーシング12B内に封入され、回転ピストン12Cと翼板12Dを含むシリンダ12Aを備えることが分かる。液体注入管12Eは、冷却液路から吸入路12Gに接続され、コンプレッサ12に至る。この配置により、通常は大気中に逃れる熱が、コンデンサを通ってタンク中の水に伝えられる。図4に示される配置は、市販のコンプレッサで使用されるようにシリンダへの直接注入よりも確実に機能することが分かっている。
【0040】
装置は、サーモスタットTを含むサーモスタット制御システムを含む。
【0041】
下記を含む、さらに複雑なサーモスタットの変種が可能である。
a)日光のレベルに左右される可変または二重サーモスタット設定、あるいは
b)ユニットが作動しているときの蒸発温度を検知し、サーモスタットの設定値を上昇または低下させる潜在能力の指標としてこれを使用する。
【0042】
上記装置の全般的目標は、夜間よりも日中の方が高い温度に水温を上昇させることによって、日中の運転の方に装置にバイアスをかけることである。このケースでは、適切な水温が冬季にも達成されるように、制御「知能」が必要とされるがサーモスタットの設定値を太陽放射と周囲温度の関数にすることによって、さらなる精巧化が可能である。同様に、主に低料金(オフピーク)期間中に作動するように装置にバイアスをかけることが可能である。
【0043】
コンプレッサ12とレシーバ13は、太陽に露出される位置に配置される1組の太陽蒸発板15に接続される。各蒸発板は、好ましくは図5に示される構成で配列されるいくつかの冷媒通路16を含む。各蒸発板15は、通路16の領域を除き、当該技術において既知ないわゆるRoll-Bond(商標)工程によって、ともに接着される2枚の金属からなる。蒸発板は薄片金属から構成されるため、各蒸発板は図6の部分側面図に示されるように外側に湾曲する外形で支持される。外側に湾曲する外形は、各板15の背部に成形された絶縁発泡体フォーマ17を配置することによって維持され、アセンブリは図3および6に示されるような2個の支持具で支持される。各蒸発板15はさらに、板15の縦端面に沿って角部18を形成することによって強化される。上記のような蒸発板の配置は、蒸発板が住居の屋根に取り付けられたときに受ける種類の風力に耐える能力を評価するため行われる風力試験で、適切に機能することが分かっている。
【0044】
図5から認識されるように、各蒸発板は、冷媒路(図示せず)が接続されている分岐管19によって、一端で接続される3つの別個の平行な冷媒通路16で構成される。板15は図3に示されるように、第1の板の出口分岐管が第2の板の入口分岐管に接続される等々というように、互いに直列に接続される。さらに図5から分かるように、板の一端で分岐管に接続される第1の通路は、板の他端で分岐管に接続される最後の通路であり、平行通路16内の冷媒の流れを均等化するのを助ける。分岐管の断面積は、流れの均等化をさらに助けるため、分岐点ごとに2度縮小される。この配置は、分岐管全体にわたる所定の設計圧力損失に対して、分岐管とその分岐点の断面積を最小限に抑える。この結果として、他の「Roll Bond(商標)」蒸発器で使用される典型的な「ワッフル」タイプの分配器の性能と比べて、所定の設計圧力損失に対して破壊圧力が向上する。
【0045】
これらの特徴の結果、蒸発器は、蒸発器全体にわたる高い圧力損失を招くことなく、R22のような高蒸発圧力冷媒とともに使用することができる。さらに、通路16間の流れの均等化は、通常最も下の通路に有利に働く重力に比較的影響を受けないため、蒸発器はふつう所望されるように、下向きの傾斜角で取り付けることができる冷媒液は従来どおり、底部にではなく、各板15の頂部に供給される。これによって、底部流入の場合のように板を浸す必要がないため、冷媒の使用が少なくてすむ。さらなる利点は、底部流入の場合のようにオイルが板の底部に溜まりがちにならないため、完全なオイルの回収が達成されることである。冷媒の頂部流入と高速の冷媒循環とが結びつくと、通路16内を液体が環状に流れ、板から液体への熱伝達が向上する。この動作モードでは、冷媒ガスが液体環内を流れる。
【0046】
装置が停止中に、板15内の液体の堆積が、重力によってコンプレッサ・サクションに流れ落ちるのを防ぐために、冷媒がコンプレッサ・サクションに戻る前に液体トラップが設けられる。トラップは、動作中にオイルが冷媒ガスとともに運ばれるような大きさにしなければならない。
【0047】
液体路のTXバルブが、通常どおり蒸発板15にではなく、冷却シャーシ14の内部に配置されることが図3から分かる。TXバルブをこの位置に配置するために修正を行わなければならないが、バルブはこの位置で優れた機能を果たし、装置の製造がこの位置でのバルブの配置によって簡易化されることが分かっている。TXバルブは、適切な過熱環境に設定することによって、適切に過熱されるようにバイアスをかけられる。
【0048】
上記の実施の形態では、蒸発板は日光にさらされる位置に取り付けられるとして示されるが、図3の破線で示されるように、周囲温度が高い場所、もしくはタンクが屋根の上、あるいは少なくとも部分的に日光にさらされる別の位置に取り付けられることが可能な場所において、取り囲む形の構成で、ハウジング10の外側に据えつけてもよい。こうした状況では、ヒートポンプは、少なくとも部分的にエアソースヒートポンプとして作用する。
【0049】
本発明は特定例を参照して説明されているが、本発明が他の多くの形で具体化できることが当業者によって認識される。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】本発明を具体化する温水器と一緒の使用に適する熱交換器に組み込む水タンクの部分断面図である。
【図1A】チューブの取り付けを示す、タンクの一部の拡大部分断面図である。
【図2A】チューブをタンクに取り付けるための機構の概略正面図である。
【図2B】図2Aに示されるチューブ変形ローラの拡大概略正面図である。
【図3】本発明を具体化する太陽熱補助ヒートポンプ温水装置のレイアウトを示す概略図である。
【図4】図3の装置で使用されるコンプレッサを冷却するための配置を示す概略図である。
【図5】図3の装置で使用される太陽集熱器の冷媒通路のレイアウトを示す概略図である。
【図6】図3の装置で使用される太陽蒸発器/集熱器の1つの側断面図である。
Claims (13)
- 伝熱特性を有する材料で形成される壁を有する水タンクと、
タンクの一端に隣接する冷水注入口と、
前記水タンクの外側に固定される、冷媒液を保持するよう適合されたチューブと、
チューブの全長に沿い、前記壁を通って前記チューブ内の冷媒液の凝縮からタンク内の水に熱を伝達するために、前記タンクの前記壁の外表面と熱伝導接触する伝熱材と、
周囲状況から熱エネルギーを吸収するため周囲状況にさらされるように配置され、冷媒液を保持する通路を有することによって、前記液体が前記周囲状況によって加熱される可能性のある蒸発器と、
前記チューブと前記蒸発器を通って冷媒液を循環させるために前記通路と前記チューブに接続されるコンプレッサと
を備える温水器。 - 伝熱材が、チューブとタンク壁間に配置されるペーストを備えることを特徴とする請求項1記載の温水器。
- チューブが前記タンクの周りに螺旋状に巻きつけられることを特徴とする請求項1または2記載の温水器。
- チューブが、断面がほぼD字状であることを特徴とする請求項1、2または3記載の温水器。
- 伝熱材が、チューブの全長とほぼ同延であることを特徴とする請求項1、2、3または4記載の温水器。
- チューブが銅または銅ベースの合金で形成されることを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載の温水器。
- チューブが、タンク壁の1つかそれ以上の位置で機械的に固定されることを特徴とする請求項1、2、3、4、5または6記載の温水器。
- 2つまたはそれ以上のチューブが、前記冷媒液を保持するためタンクの周りに巻きつけられることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6または7記載の温水器。
- チューブの一端を金属性水タンクの外表面に取り付ける工程と、前記タンクの外表面の周りにチューブを巻きつける工程と、チューブとタンク壁のあいだに伝熱シーラーを注入する工程とを備える温水器の製造方法。
- チューブが、タンクの外表面の周りに巻きつけられることを特徴とする請求項9記載の方法。
- チューブが、所定の張力でタンクの外表面の周りに巻きつけられることを特徴とする請求項10記載の方法。
- タンクの周りのチューブの巻きの間隔が変化することを特徴とする請求項9、10または11記載の方法。
- チューブの巻きがタンクの底部で間隔がより密であり、隣接する巻き間の間隔がタンクの頂部に向かうほど広がることを特徴とする請求項12記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AUPR8658A AUPR865801A0 (en) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | Improved water heater |
AUPR923101 | 2001-11-30 | ||
PCT/AU2002/001444 WO2003038342A1 (en) | 2001-11-02 | 2002-10-24 | Improved water heater |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005507069A true JP2005507069A (ja) | 2005-03-10 |
Family
ID=25646831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003540574A Pending JP2005507069A (ja) | 2001-11-02 | 2002-10-24 | 改良された温水器 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20040237557A1 (ja) |
EP (1) | EP1446615A4 (ja) |
JP (1) | JP2005507069A (ja) |
KR (1) | KR100929951B1 (ja) |
CN (1) | CN1417527A (ja) |
AU (2) | AU2008203073A1 (ja) |
CA (1) | CA2465538C (ja) |
NZ (1) | NZ532679A (ja) |
WO (1) | WO2003038342A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013503298A (ja) * | 2009-08-27 | 2013-01-31 | マクアリスター テクノロジーズ エルエルシー | 居住施設サポート用のエネルギーシステム |
JP2013525736A (ja) * | 2010-04-26 | 2013-06-20 | ダブリュ アンド イー インターナショナル(カナダ) コーポレーション | 熱駆動される自己循環する流体の加熱および貯留のタンクおよびシステム |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2003901610A0 (en) * | 2003-03-28 | 2003-05-01 | Siddons Stevens Developments Pty Ltd | Water heater/cooler |
WO2004085927A1 (en) * | 2003-03-28 | 2004-10-07 | Siddons Stevens Developments Pty Ltd | Water heater/cooler |
CN100398936C (zh) * | 2003-08-28 | 2008-07-02 | 上海交通大学 | 太阳能-空气热泵热水器 |
WO2006051259A1 (en) * | 2004-11-12 | 2006-05-18 | Zenex Technologies Limited | System for delivering warmed fluids |
US20060213210A1 (en) * | 2005-03-24 | 2006-09-28 | Tomlinson John J | Low-cost heat pump water heater |
GB0522307D0 (en) * | 2005-11-01 | 2005-12-07 | Zenex Technologies Ltd | A burner and heat exchanger combination, and a boiler including such a burner and heat exchanger combination |
JP2008138991A (ja) * | 2006-12-05 | 2008-06-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 加熱タンク及び貯湯タンク |
US8245949B2 (en) * | 2007-07-25 | 2012-08-21 | Grand Hotel, LLC | Energy conservation system for using heat from air conditioning units to heat water supply lines |
WO2009139998A2 (en) * | 2008-05-16 | 2009-11-19 | Carrier Corporation | Microchannel heat exchanger with enhanced refrigerant distribution |
US8385729B2 (en) | 2009-09-08 | 2013-02-26 | Rheem Manufacturing Company | Heat pump water heater and associated control system |
JP4707764B1 (ja) * | 2010-04-13 | 2011-06-22 | 八尾乳業協同組合 | 温度管理を要する流動体貯蔵タンク内の汚染防止方法、およびその装置 |
CN102235759B (zh) | 2010-04-26 | 2015-02-18 | 林华谘 | 热驱动的液体自循环方法、装置及应用这些装置的液体自循环系统 |
US8991638B2 (en) * | 2011-08-17 | 2015-03-31 | General Electric Company | Water seepage abatement in water heaters |
CN102788415A (zh) * | 2012-08-29 | 2012-11-21 | 彭勇 | 一种改进的利用灶台余热加热的热水器 |
FR2996728B1 (fr) * | 2012-10-16 | 2015-12-18 | Armor Inox Sa | Dispositif de traitement thermique en particulier pour des saucisses |
US20140124051A1 (en) * | 2012-11-08 | 2014-05-08 | General Electric Company | Heat transfer for heat pump water heater |
ES2510790A1 (es) * | 2013-01-25 | 2014-10-21 | Universidad De Las Palmas De Gran Canaria | Calentador solar de agua potable |
US9222709B2 (en) * | 2013-02-08 | 2015-12-29 | Steven Richard Rahl | Solar thermal air conditioning unit |
CN105546817A (zh) * | 2014-10-31 | 2016-05-04 | 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 | 一种换热器及热水器 |
CN105020895A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-04 | 江苏光芒新能源股份有限公司 | 一种多流道一体式换热水箱 |
DE102017000360A1 (de) * | 2017-01-17 | 2018-07-19 | Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg | Speicher zum Speichern einer Flüssiakeit und Verfahren zum Herstellen des Speichers |
GB201709759D0 (en) * | 2017-06-19 | 2017-08-02 | Magic Thermodynamic Box Ltd | Water heating apparatus |
US10145585B1 (en) * | 2017-07-25 | 2018-12-04 | Henan Shuimu Environmental Technology Co., Ltd | Vacuum heat transfer type efficient solar panel heat absorption system |
CN108204684A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-26 | 海宁德诺太阳能设备有限公司 | 一种便于组装的太阳能热水器 |
FR3077622B1 (fr) * | 2018-02-07 | 2020-11-13 | Atlantic Industrie Sas | Appareil de chauffage thermodynamique d'une cuve |
CN108917424B (zh) * | 2018-06-06 | 2019-11-29 | 苏州惠林节能材料有限公司 | 一种余热回收装置及其余热回收方法 |
CN110986673B (zh) * | 2019-12-06 | 2022-02-25 | 天津爱思达新材料科技有限公司 | 复合材料筒体的轻质保温装置及其制造方法 |
CN112178918A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-05 | 湖南哲能赫新能源有限责任公司 | 一种高效节能的空气能与太阳能结合的热水器 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2716866A (en) * | 1955-09-06 | Water heating systems of the heat | ||
JPS5187852A (ja) * | 1974-12-24 | 1976-07-31 | Breda Backer Rueb Maschf | |
GB1541577A (en) * | 1976-10-06 | 1979-03-07 | Solar Apparatus & Equipment | Solar heating panels |
US4452050A (en) * | 1983-03-14 | 1984-06-05 | Heat Transfer Engineering, Inc. | Energy efficient water heating device and system |
DE3430918C1 (de) * | 1984-08-22 | 1985-10-24 | Bosch-Siemens Hausgeräte GmbH, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zum Kuehlen des Inhalts eines Gefaesses |
GB8527874D0 (en) * | 1985-11-12 | 1985-12-18 | Walker R D | Heat exchange elements |
US4918938A (en) * | 1986-01-08 | 1990-04-24 | Siddons Industries Limited | Heat exchanger |
MY104739A (en) * | 1988-04-08 | 1994-05-31 | Quantum Energy Systems International Pty Ltd | Water heater |
-
2002
- 2002-10-17 CN CN02145785A patent/CN1417527A/zh active Pending
- 2002-10-24 US US10/494,125 patent/US20040237557A1/en not_active Abandoned
- 2002-10-24 NZ NZ532679A patent/NZ532679A/en not_active IP Right Cessation
- 2002-10-24 JP JP2003540574A patent/JP2005507069A/ja active Pending
- 2002-10-24 WO PCT/AU2002/001444 patent/WO2003038342A1/en active IP Right Grant
- 2002-10-24 EP EP02802249A patent/EP1446615A4/en not_active Withdrawn
- 2002-10-24 CA CA2465538A patent/CA2465538C/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-10-24 KR KR1020047006736A patent/KR100929951B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-07-10 AU AU2008203073A patent/AU2008203073A1/en not_active Abandoned
-
2010
- 2010-06-29 AU AU2010202723A patent/AU2010202723A1/en not_active Ceased
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013503298A (ja) * | 2009-08-27 | 2013-01-31 | マクアリスター テクノロジーズ エルエルシー | 居住施設サポート用のエネルギーシステム |
JP2013525736A (ja) * | 2010-04-26 | 2013-06-20 | ダブリュ アンド イー インターナショナル(カナダ) コーポレーション | 熱駆動される自己循環する流体の加熱および貯留のタンクおよびシステム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2010202723A1 (en) | 2010-07-15 |
CN1417527A (zh) | 2003-05-14 |
WO2003038342A1 (en) | 2003-05-08 |
EP1446615A4 (en) | 2005-07-20 |
KR20050039729A (ko) | 2005-04-29 |
KR100929951B1 (ko) | 2009-12-04 |
AU2008203073A1 (en) | 2008-07-31 |
NZ532679A (en) | 2005-12-23 |
US20040237557A1 (en) | 2004-12-02 |
EP1446615A1 (en) | 2004-08-18 |
CA2465538C (en) | 2011-01-04 |
CA2465538A1 (en) | 2003-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2005507069A (ja) | 改良された温水器 | |
EP0336751B1 (en) | Water heater | |
US4918938A (en) | Heat exchanger | |
WO1999024765A1 (en) | Heat exchanger for water heater using heat pump | |
CN100371669C (zh) | 卧式直饮机 | |
CN103928216A (zh) | 热交换型的变压器冷却装置 | |
CN110429357A (zh) | 膨胀壶、电池热管理系统及车辆 | |
CN205373483U (zh) | 换热管、换热器及空调器 | |
EP1167892A2 (en) | Solar thermoaccumulator | |
CN103140727B (zh) | 蓄热装置和具备该蓄热装置的空气调节机 | |
CN101487649A (zh) | 加热器 | |
WO2009124345A1 (en) | A heat pipe and a water heater using a heat pipe | |
CN102753907B (zh) | 具有集成的化学热泵的太阳能板 | |
JP2010054183A (ja) | ヒートポンプ給湯機 | |
CN101441016A (zh) | 带除霜加热器的冷却器及物品储藏装置 | |
CN108679739B (zh) | 蓄热除霜装置、空调器室外机、空调器 | |
CN103154643B (zh) | 蓄热装置和具备该蓄热装置的空气调节机 | |
EP0229037A2 (en) | Heat exchanger | |
AU2002332986A1 (en) | Improved water heater | |
ZA200403491B (en) | Improved water heater. | |
CN208566843U (zh) | 一种带空气净化器的太阳能热风采暖系统 | |
AU2011201748A1 (en) | Evacuated tube solar heat collector with integral heat storage | |
CN101839608B (zh) | 带除霜加热器的冷却器及物品储藏装置 | |
CN219346786U (zh) | 一种抑制结霜的热水机组 | |
CN2151425Y (zh) | 电子式蒸发器管单元 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060725 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061226 |