JP2007501929A - ヒートポンプ接続用のコレクタ - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも主として互いに平行であり、曲折状の様式において対を為して１８０°曲管（３）によって互いに接続され、一方または他方のコレクタの端部に交互に配置されるようにした多数の管（２）を包含し、各管の相互位置を固定すべく設計される手段をも包含して、ヒートポンプに接続されるべく設計されるようにした、コレクタ（１）に関する。本発明に拠れば、曲管（３）は、それらの管に対して適用されるとき、一方の９０°曲管が１８０°曲管の１８０°の半分の曲管を形成し、他方の９０°曲管が隣接する１８０°曲管の１８０°の半分の曲管を形成するようにした９０°曲管対として設計され、前記固定手段は、曲管とそれらを接続する通気チャネル（１３）とを少なくとも部分的に包含する接続要素（６）によって接続されるようにした前記９０°曲管（３）として設計される。

Description

本発明は、ヒートポンプに接続されるコレクタに関するものであり、添付した請求項１の序文において更に詳細に規定される。

こういったコレクタは、地中または水中からそれぞれに吸熱し且つ放熱するために使用されるものであり、その他の様式で使用される場合、コレクタ管を垂直および／または水平の方向において更に広範に展開させる原理は、余り適当ではないと思われる。

米国特許明細書第２ ５１３ ３７３号は、多数のコレクタが連続して接続されるヒートポンプ・システムを説明している。これらのコレクタは、両端に配置され、且つ熱受入れ容量を向上させるべくリブをも設けられる曲管によって互いに接続されるようにした上下に延びる少数の管によって、各々が構成される。更に、各管の相互位置は、特殊な交差棒材によって固定される。各々の端部曲管は、２本の隣接する管端部の間に取付けられるだけでなく、コレクタの所望の幾何学的形状を達成すべく各管に対しても所定の角度で固定されなければならない。これらのリブは、当然ながら、実行される場合には、それらが各管に対して既に固定されているか否か或いはそれらに対して後に固定されるのか否かという、さらなる問題でもある。この旧式な技術は、材料および労力が大変かかり、脱気の可能性も欠いている。空気は、端部曲管の中に残りがちであり、そこからそれを取り除くことは非常に困難である。各々のそのようなエアポケットは、コレクタ内の圧力降下を増大させ、各管を介する熱伝達媒体液の流量を減少させることになり、それが完全に停止してしまうこともあり得るのである。そのようなコレクタは、それらの取付け形状において嵩張るものであり、当然ながら、実質的に輸送および貯蔵の問題を引き起こすことになる。何故なら、それらが適用されることになる場所におけるコレクタの取付けは、殆ど考慮されることがないからである。

米国特許明細書第５ ０５４ ５４１号は、地中に位置決めされることになるコレクタ・コイルを説明する。バスケット状の形状の渦巻線である昇降コイルが使用されている。この事例では、大抵、それらを曲げることが可能であるように比較的弱体な管を使用することが必要である。これは、当然ながら、大きな圧力降下と、コレクタの個数を選択する際の大きな制約事項とを結果として生じる。実際には、そのようなコレクタを並列に接続することが必要になり、それは、材料および労力のコストを増大させるものであり、それらの処理に関する欠点なのである。一般的な観点から、並列に接続される数個の回路内の流量を制御することは困難である。流れがいずれの回路において低下し或いは停止しているのかということは、通常、気付かれ得ないのである。液体の流れと常に相互作用している道筋に沿ったエアポケットを形成することなしに液体を下向きに移送することは、非常に困難であると判明している。更に、所望のコレクタ形状を達成するためには、特殊な取付け具もまた必要である。その取付け具が比較的弱体であるので、実際には、必要な形状を保証することもまた、困難であると思われるのである。脱気手段は、何も使用されていない。

これらの２つの既に知られているコレクタは、大きな円筒形または円錐形状の穴の中に位置決めされるべきものとしてのみ設計される。それらは、実際には、費用が掛かり、使用に時間を消費するものであり、しばしば周囲の地面に対する相当な被害を伴うものでもある特殊な機械類を常に必要とする。

本発明の目的は、上述の欠点に対処し、且つそれらを可能な限り取り除くことであり、更には、少数の手段のみを使用して、多数の機能を果すことが可能であり、様々な土地および適用条件に関して所望のフレキシビリティを許容するものでもあるコレクタを開発することである。大規模な組立て式工法にも関わらず、それは、最適な様式において輸送および貯蔵を実施することが可能なものでなければならない。先ず初めに、連続した多数のコレクタの好適な接続が実行されなければならないだけでなく、例えば直列接続される数個のそのような一連のコレクタから成ることが所望される場合には、並列の接続もまた行われなければならない。最後に、本発明は、コレクタに様々な形状を付与することによって、例えば、石、岩および地中において見出される導管のようなものである物体のように衝突し得る障害物に対して実質的に調節するようにして、地中における各コレクタの注意深い位置決めに貢献するものでなければならない。

これらの目的は、本発明に拠れば、請求項１の序文において述べられたような様式に従って、主として導入部において述べられたような形式のものであるコレクタを設計することによって達成されることが可能である。

本発明の補足的な特徴的機構および利点は、好適ではあるが例示的であるに過ぎない少数の本発明の実施例を描写している添付図面を参照して、後続の説明において述べられる。

本発明に拠るコレクタは、その全体を参照番号１で表示して示されている。それは、好ましくは、プラスチック材料によって形成されるものであり、好適には比較的大きな外径を備え、すなわち好適な実施例では約４０ｍｍの外径を備えた多数の相互平行管２から構成される。各管の長さは、典型的な事例では１−３ｍであり、好ましくは約２ｍであり、２本の隣接する管の中心軸の間における間隔は、５−２０ｃｍであり、好ましくは１０ｃｍである。例えば１０−２５本である任意本数の管は、好ましくは共通の平面内においてコレクタを形成することが可能であり、これにより、製造、貯蔵および輸送だけでなく、地中または水中におけるコレクタに関する後の位置決めも容易になる。

隣接する管端部は、通常、互いに接近して位置決めされ、且つ前記管端部のそれぞれに対して例えば端と端を接して位置決めされる２本の９０°曲管３によって互いに接続される。そのような接続は、溶接によって適切に固定される。入口および出口側において、取付け管４および５は、同じ曲管線内にそれぞれに適切に配置され、当然ながら外側コレクタ管を前記取付け具に取付けるべく設計される唯１本の９０°曲管が存在するようにした。それらの取付け管は、直列接続された２個のコレクタが、それぞれの取付け管が互いに隣接するような状態で、従来の管連結器によって接続され得ることになるような長さを適切に有する。それらが並列に接続されるとき、使用されたそれらの取付け管は、ここでは示されていないがそれ自体は周知である様式においてヒートポンプに通じるマニホルド連結器に対して接続される。１８０°曲管がこの目的のために使用され得ることが殆ど自明であるという事実にも関わらず、２本の９０°曲管を接続要素６と一体となる鏡面倒立的な対として入手すべく９０°曲管を使用することもまた実行可能であり、その接続要素は、対応する隣接曲管脚部７に対して接続されることになる曲管脚部７の最外部の領域と好ましくは同じ高さにおいて２本の曲管を接続する。

コレクタの底部に配置されることになる曲管のための接続要素６は、図２において示されたものに従って設計されることが可能であり、そこでは、接続要素は管状の外形を備えた棒状であるが、好ましくは前記曲管脚部７の各ショルダおよび湾曲部に通じる曲管７のそれぞれの端部の間における中央配置部分である少なくとも１つの部分８において、例えば、適切には残りの曲管対と併せて鏡面対称である圧縮部分またはその他の形式の太さ縮小部分９の形態を採って、屈曲切欠きが設けられる。このようにすれば、折曲げ部分８が容易に形成され、曲管３の管接続脚部１０は円弧形状運動通路に沿って互いに接近し、部分８を介して走る対称軸１１は回転軸として使用される。接続要素６が管である場合には、部分８は、適切な圧縮形態をとり、それにより、特にその管が曲管の内部１２と通じる場合は、内側の管断面積を削除するか或いは少なくとも削減する。

図３において示された設計は、エアポケットが形成される危険が存在するコレクタの頂部に配置されることになる。この場合、接続要素６は、曲管の内部１２と通じる管である。圧縮部分またはその類似物９は、この場合にも使用され得るのであるが、管を貫通する通気チャネル１３は、削除されてはならない。

そのようなコレクタは、上場において比較的単純、迅速且つ廉価な様式において完成形態で大量生産されることが可能である。それが好ましくは完全に平坦であるので、場所をとらないような最適な様式で貯蔵し輸送することが可能である。接続要素は、コレクタの本質的形状を保証するものであるが、それらは、例えばそれらが地中に位置決めされるときには、完璧な形状調節をも可能にする。従って、本発明に拠るコレクタは、地中における大きな石またはその他の障害物の周りで曲げられることが可能である。地中におけるコネクタの位置決めは、例えば導管が地中に位置決めされることになるときに使用される所定の幅のものである、最小限のバケット幅を備えた掘削機によって行われることが可能である。例えば６個から１０個である多数のコレクタが、互いの後に続けて直列接続されることも可能であり、それらの上部接続要素は、コレクタの位置決めの間および可能な限りはその後の制御の間も申し分の無い接近性を許容する。コレクタがその中に降下されることになる掘削溝は、それが必要とされるか或いは適切には、実質的にジグザグ形状に湾曲されても良い。

含有され得る空気は、コレクタの上部曲管の中において捕捉されるものであり、コレクタ管の曲折形状を辿ってそれを放逐することは必要でなく、それは、接続要素およびそれらの通気チャネルを通じて迅速且つ問題無く、主としてコレクタ入口からその出口まで直接且つ水平方向に流れることが可能である。迅速且つ完全な脱気は、主としてこのような様式で保証されるのである。

通気チャネルを備えた接続要素は、所定の限定的な角度にまで曲げられ得るものであるが、通気チャネルを欠いた接続要素は、より大きな角度にまで適切に曲げられることが可能であり、すなわち、より高い位置にある障害物よりも更に地中深くにある障害物のほうが危険がより大きく、その結果として、コレクタの分布特性が、かなりの程度、実際条件に対応している。

本発明は、以上で説明されおよび／または添付図面で示された実施例に限定されるものではなく、それらの実施例は、具体例としてのみ考慮されるべきであり、新規な考案および後続の請求項の範囲内において任意の様式で修正され且つ補足されることが可能なのである。従って、それは、１つの接続要素を設けられ、いずれの方向においても例えば完成した接続要素の全体の長さの半分だけ伸張されるようにして、１８０°曲管から開始されることもまた実行可能である。２本の９０°曲管を１本の１８０°曲管に接続するのに代わり、この場合には、互いに当接する２つの接続要素の各半分が、例えば溶接によって互いに接続されることになる。更に、それらの接続要素の各半分は、若干長めに且つ異なった直径を備えて形成されることもまた可能であり、合わせ目の端部を互いの頂部に押し付け、接着させることができる。更には、先行の事例において、まとめて製造されていた９０°曲管を、接続要素を構成するものの上部接続要素である壁、フィルムまたはその類似物によって接続することもまた実行可能である。

本発明に拠るコレクタの平坦な製造および好ましくはそのような位置決め形態もまた選択されるべきであるという事実に関わらず、本発明は、曲線的形状またはジグザグ形状における製造および／または位置決めをも許容する。特に後者の事例では、接続要素における屈曲切欠きの様々な形状が使用され得る。例えば、それらは、例えば２本から４本の管から成る部分を互いに対して９０°まで一度に屈曲させることが可能であり、すなわち、２本から４本の管が、平坦な部分を一度形成し、その後、隣接する部分に対して９０°まで屈曲されるのである。更に、それらの管は、例えば所定の障害物の周りにおいて、長い中央部分に沿って離れて弾性的に曲げられ得るものでもあると言及されるべきである。何故なら、各々の側面における曲管の間には、それらの管の可動性を限定する要素が何も存在しないからである。特に、下部曲管は、代替的には、ヒンジ、ジョイントまたは類似物の形態を採り、特にはピンを設けられる耳状オス部分および孔（図示略）を設けられるメス部分の形態を採って、接続要素を設けられることも可能であり、それらの接続要素は、かなりの程度まで屈曲可能であり且つ実際的に任意の様式で形成され得る耐久的なジョイントを獲得すべく互いにスナップ嵌めされ得るようにして、管接続脚部１０から突出する。前記孔およびピンは、対称軸１１の中に配置される。

図１ａ−ｄは、正面から、頂部から、横方向からおよび斜視方向において観察される本発明に拠るコレクタである。
図２ａ−ｄは、２本の曲管を接続する接続要素を包含する本発明に拠る曲管対の対応する図面である。
図３ａ−ｄは、２本の曲管を互いに接続する通気チャネルをも包含する本発明に拠る対応曲管対の対応する図面である。

Claims (10)

1. 主として互いに平行であり、且つ曲がりくねった状態で対を為して１８０°曲管（３）によって互いに接続され、一方または他方のコレクタの端部に交互に取付けられる多数の管（２）を包含し、それらの管を互いに接続させる手段（６）をも設けられるようにした、ヒートポンプに接続されるべく設計されるコレクタ（１）であって、前記接続手段（６）が、隣接する曲管（３）を互いに接続するように成し、これらの接続手段が、コレクタの頂部において、曲管の内部（１２）を互いに接続する通気チャネル（１３）を包含するようにしたことを特徴とする、コレクタ。
2. 曲管（３）が、それらの管に対して適用されるとき、９０°曲管対として、一方の９０°曲管が所定の１８０°曲管に対する１８０°曲管の半分を形成し、他方の９０°曲管が隣接する１８０°曲管に対する１８０°曲管の半分を形成するようにして設計されるように成し、前記接続手段（６）が、前記９０°曲管（３）を互いに接続するようにしたことを特徴とする、請求項１に記載のコレクタ。
3. 前記１８０°曲管および９０°曲管（３）のそれぞれが、適合する接続手段（６）と一体的に製造されるようにしたことを特徴とする、請求項１または２に記載のコレクタ。
4. コレクタ（１）が、プラスチック材料によって形成され、互いに平行で且つ好ましくは比較的大きな外径すなわち約４０ｍｍの外径を有する多数の管（２）を包含し、それらの管の長さが好ましくは１−３ｍであり、好ましくは約２ｍであるように成し、隣接する管の中心軸の間における間隔が５−２０ｃｍであり、好ましくは約１０ｃｍであるように成し、例えば１０−２５本である任意の本数の管が、好ましくは共通の平面内においてコレクタを形成することを特徴とする、請求項１−３のいずれかに記載のコレクタ。
5. 隣接する管端部が、概ね、例えば接触して互いに当接し、且つ前記管端部のそれぞれにも当接する２本の９０°曲管（３）によって互いに接続され、各管と９０°曲管との間の接続が、好ましくは溶接によって固定され、同じ曲管線内に適切に配置される接続管（４および５のそれぞれ）がその入口側および出口側に存在し、９０°曲管（３）が前記接続によって外側コレクタ管を接続するように成し、それらの接続管が、それらのそれぞれの接続管によって互いに直列且つ当接して接続される２つのコレクタが従来の接続管連結器を介して接続され得るような長さを適切に有するように成し、並列の接続が行われるときには、使用されたそれらの接続管が、ヒートポンプに通じるマニホルド連結器に対してそれぞれに接続されることを特徴とする、請求項１−４のいずれかに記載のコレクタ。
6. ９０°曲管（３）が使用されるとき、それらは、対応する隣接曲管脚部（７）に接続される曲管脚部（７）の外側領域と好ましくは同じ高さにおいて２本の曲管を接続する接続要素（６）と共に一体となる鏡面倒立的な対として配置／製造されるようにしたことを特徴とする、請求項１−５のいずれかに記載のコレクタ。
7. コレクタの底部に配置されることになる曲管のための接続手段（６）は、管状の外形を備え得て棒状であるが、好ましくは中央部分である少なくとも１つの部分（８）において、例えば、適切には残りの曲管対と併せて鏡面対称である圧縮部分またはその他の太さ縮小部分（９）の形態を採って部分（８）の周りにおける折曲げを許容／促進する屈曲切欠きが設けられ、曲管（８）の管接続脚部（１０）が、揺動軸として部分（８）を介して走る対称軸（１１）を備えた円形運動通路に沿って互いに接近するように成し、接続手段（６）が管として設計されるときには、部分（８）が、特にその管が曲管の内部（１２）とつながる場合に、内側の管断面積を削除し或いは少なくとも削減する圧縮部分として適切に設計されされるようにしたことを特徴とする、請求項１−６のいずれかに記載のコレクタ。
8. コレクタが、工場において、好ましくは平坦な形状で大量生産されるように設計され、接続要素が、コレクタの主要形状を保証するように設計され、例えばコレクタが地中に位置決めされるときには、形状調節が、例えば地中の障害物の周りで曲がることが可能であるように成し、地中におけるコネクタの位置決めが、最小限のバケット幅を有する掘削機によって行われるべく設計されるように成し、例えば６個から１０個である多数のコレクタが、取付けの間および可能な限りはその後の制御の間も申し分の無いアクセス可能性を許容すべく設計される上部接続要素を有して、好ましくは互いの後に続いて直接接続されるべく設計されるようにしたことを特徴とする、請求項１−７のいずれかに記載のコレクタ。
9. 通気チャネルを備えた接続要素は、所定の限定的な屈曲性を有するものであるが、通気チャネルを欠いた接続要素は、増大した屈曲性を適切に有するようにしたことを特徴とする、請求項１−８のいずれかに記載のコレクタ。
10. １８０°曲管が、コレクタが製造されるときの開始コンポーネントであり、その各々が、接続要素を設けられ、その接続要素の長さが例えば完成した接続要素の長さの半分であるようにして一方および他方が各々の方向に延びるように成し、互いに当接する２つの接続要素の各半分が、例えば溶接によって、或いは、相接する端部が互いに差し込まれることが可能であり且つ併せて糊付けされることも可能であるようにして幾分か大き目の長さと異なった直径とを接続要素の各半分に付与することによって、互いに接続されることが可能であるように成し、および／または、９０°曲管が開始コンポーネントとして使用されるときには、それらは、接続要素によって形成されるものの上側端部である壁、フィルムまたはその類似物によって互いに接続されるものでもあるように成し、および／または、様々な様式において接続要素の中に設計される屈曲切欠きが存在し、それが、例えば２本から４本の管から成る部分が互いに対して例えば９０°まで一度に回転されることを許容し、すなわち、２本から４本の管が、隣接する部分に対して９０°まで旋回されるべく設計される平坦な部分を一度形成するように成し、および／または、特には下部曲管が、ヒンジ、ジョイントまたは類似物の形態を採り、特にはピンを備えた耳状オス部分および孔を備えたメス部分の形態を採った、接続要素を備え、それらの接続要素は、耐久的な長手方向屈曲性接合部を獲得すべく互いにスナップ嵌めされるべく設計されるようにして、管接続脚部（１０）から突出し、その対称軸（１１）が、前記孔およびピンを貫通して走るようにしたことを特徴とする、請求項１−９のいずれかに記載のコレクタ。

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