JP2010261708A - 水浴用シャワーのための熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱交換用スラブおよび2つの密閉カバーを具備する水浴用シャワーのための熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換用スラブは、合金材料を単純な全体構造に押し出し成形して加工工程、製造総コスト、および販売価格を減ずるものである。循環誘導手段を備えた完全な閉水循環体がそのスラブの中に作り出され、熱交換効率および温水器のためのエネルギー節約効果を改善する。それにより、購入能力を満足させる結果、消費者の購入意欲が増す。したがって、販売促進のスピードおよび範囲の利益になるだけでなく、エネルギー節約および炭素削減効果における環境保護を促進させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、水浴用シャワーのためのエネルギー節約式の熱交換器に関し、この熱交換器は、製造時間およびコストを有意に減じ、かつ向上したエネルギー節約効率を提供する、単純構造を有し、それによりこの熱交換器をより手頃で消費者に対してより魅力的にしている。したがって、本発明は、高い人気を提供するだけでなく、エネルギー節約が高まり炭素排出を減少することにより、環境保護をももたらす。
これらのカーボン・フットプリントを減ずる目的で、家庭で使用される水浴用シャワーのための多くの熱交換器が、市場に売り出されてきた。設計の概念は、熱交換器を通り抜ける冷たい流入水道水が、熱源として働く、シャワーからの高温の排水により加熱される。それにより熱交換器から流出された水道水の温度は、流入水道水の温度よりも温かくなり、その流出水は、水浴用シャワーの温水器のための注入パイプの中へ誘導される。その結果、水浴用シャワーの温水器のための注入水の温度は高められて、水を加熱するのに必要とされるエネルギーを節約する。2008年2月6日公開の、名称「エネルギー節約型の温水器」の中国実用新案特許第201016505号を例として見てみると、図1〜図5に示されているように、温水器10は、上面24を備えた中空チャンバー21、水注入パイプ23、および水排出パイプ22を具備する金属製の熱吸収スラブ20から作られ、それにより、冷たい水道水W1が内部を流れることを可能にする前記中空チャンバー21は、(図1および図2に示されているように)その一端が温水器10の吸水口11に接続された水排出パイプ22を有しており、その他端が冷たい水道水W1の水源に接続された水注入パイプ23を有している。第一に、シャワー使用者Mがシャワーを始めると、温水器10から来て水排出パイプ12を通って流れる、ある一定量の高温のシャワー水Wがシャワー噴霧部13から噴霧する。第二に、高温のシャワー水Wは、シャワー使用者Mの体に降り注いだ後、金属製の熱吸収スラブ20の上面24上に落ち、その一方である一定量の冷たい水道水W1が、水注入パイプ23を介して金属製の熱吸収スラブ20のチャンバー21内に流れて、金属製の熱吸収スラブ20の上面24上に落ちた高温のシャワー水Wの熱エネルギーを吸収し、それにより冷たい水道水W1は熱交換された温かい水W2になる。第三に、熱交換された温かい水W2は、それから金属製の熱吸収スラブ20の水排出パイプ22から流れ出る。そして最終的に、熱交換された温かい水W2は、(図2に示されているように)温かい供給水として働くように温水器10の吸水口11を介して温水器10内へ流れる。これにより、温水器10のガス消費のための電力に対するエネルギー節約効果が達成される。
金属製の熱吸収スラブ200の温水器10のための別の実施形態を示す図4および図5を参照されたい。金属製の熱吸収スラブ200は、複数の連続巻きを有するらせん状金属チューブ201を具備し、この連続巻きは隣接する巻きの各対に間隙Sを有し、らせん状金属チューブ201の一端は、温水器10の吸水口11に接続された水排水パイプ22を備え、らせん状金属チューブ201の他端は、冷たい水道水W1の水源に接続された水注入パイプ23を備えている。なおまた、金属製の熱吸収スラブ20における状況と同様に、金属製の熱吸収スラブ200の作用は、以下に要約される。第一に、シャワー使用者Mがシャワーを始めると、温水器10から来て水排出パイプ12を通って流れる、ある一定量の高温のシャワー水Wがシャワー噴霧部13から噴霧する。第二に、高温のシャワー水Wは、シャワー使用者Mの体に降り注いだ後、金属製の熱吸収スラブ200の上面上に落ち、その一方である一定量の冷たい水道水W1が、水注入パイプ23を介して金属製の熱吸収スラブ200のらせん状金属チューブ201内に流れて、金属製の熱吸収スラブ200の上面上に落ちた高温のシャワー水Wの熱エネルギーを吸収し、それにより冷たい水道水W1は熱交換された温かい水W2になる。第三に、熱交換された温かい水W2は、それから金属製の熱吸収スラブ200の水排出パイプ22から流れ出る。そして最終的に、熱交換された温かい水W2は、(図4に示されているように)温かい供給水として働くように温水器10の吸水口11を介して温水器10内へ流れる。これにより、温水器10のガス消費のための電力に対するエネルギー節約効果が達成される。
しかしながら、この中国実用新案特許第201016505号には、以下のように、いくつかの欠点が依然として存在する。
中国実用新案特許第201016505号
1.金属製の熱吸収スラブ20の図1〜図3を参照されたい。高温のシャワー水Wを金属製の熱吸収スラブ20の上面24上に落とし続けるために、シャワー使用者Mは、金属製の熱吸収スラブ20の上面24上に立たなければならず、それにより中空チャンバー21が下にある状態の金属製の上面24が、長期使用でシャワー使用者Mの体重負担により、(図3に示されている仮想線のように)へこみ変形することになる。金属製の熱吸収スラブ20は金属溶接プロセスにより製作されるので、金属製の熱吸収スラブ20上のへこみ変形に起因して断裂された金属製の熱吸収スラブ20上のある金属溶接線から漏水が引き起こされ、それにより熱交換効果が失われるだけでなく、ある断裂された金属溶接線がシャワー使用者Mに対して偶発的に不測の傷を負わせる可能性がある。さらに中空チャンバー21には循環誘導手段が設計されていないので、冷たい水道水W1がチャンバー21内に水注入パイプ23を介して流れた後、(図2に示されている矢印が表すように)チャンバー21内に水の乱れが起こるであろう。それゆえ、熱交換効率の低下の結果として、エネルギー節約効果が相当に減じられるであろう。
2.金属製の熱吸収スラブ200の図4〜図5を参照されたい。同様に、高温のシャワー水Wを金属製の熱吸収スラブ200の上面上に落とし続けるために、シャワー使用者Mは、金属製の熱吸収スラブ200の上面上に立たなければならない。(図4に示されているように)金属製の熱吸収スラブ200は、隣接する巻きの各対に間隙Sを有する複数の連続巻きを有するらせん状金属チューブ201によって形成されているので、このらせん状金属チューブ201の丸みのある上面は、ひとたび高温のシャワー水Wがその上に落ちると滑りやすくなり、それゆえその上に立っているシャワー使用者Mは、しばしばそのような丸みのある滑りやすい表面に起因して転倒することによって偶発的に引き起こされる傷を受ける。これはシャワー使用者Mの安全を脅かすものである。さらに、(図5に示されているように)らせん状金属チューブ201の隣接する巻きの各対の間の間隙Sの全ては、高温のシャワー水Wがらせん状金属チューブ201に接触せずにその間隙Sに入ると、熱交換機能を果たさない。それゆえ、熱交換効率の低下の結果としてエネルギー節約効果が相当に減じられるであろう。
3.図1の金属製の熱吸収スラブ20および図4の金属製の熱吸収スラブ200の製造のための重要なプロセスは、金属溶接プロセスであり、この金属溶接プロセスは、しばしば高い生産性を維持するために高い給与を伴う高度な技術を有する技術者によってなされるので、製造費において比較的高い人件費をもたらす。さらに、らせん状金属チューブ201を製作するためには隣接する巻きの各対に間隙Sを有する複数の連続巻きは、水注入パイプ23および水排出パイプ22それぞれとの溶接接合のための金属溶接プロセスと共に、高度な正確性を有するチューブ曲げ機によって処理されなければならない。それゆえ、全体的な製造コストは、低下の可能性なく高騰を続ける。したがって、金属製の熱吸収スラブ20および200の製品に対する工場渡し価格および小売価格は、特別に高くなり低下が難しく、ゆえに、消費者の購入意欲が阻害されるだけでなく、製品自体の人気がなくなる。したがって、消費者の購入能力および意欲を満足させるために単純化した構造および比較的低い製造コストを有する水浴用シャワーのための熱交換器の改善された製品をどのように考案するかが非常に重大であるように思われる。
本発明の主要な目的は、全体的に単純化した構造、および、人体の標準体重に耐えるような支持強度を有する「水浴用シャワーのための熱交換器」を提供することであり、特に、熱交換効率を相当に改善した結果としてエネルギー節約効果を実質的に増すための内部循環誘導手段を有する「水浴用シャワーのための熱交換器」を提供することであり、それゆえに本発明により制作された熱交換器は、全体的なプロセス工程が実質的に短くなり、高い給与の金属溶接技術者を雇う必要がなく製造コストを減じて、結果として消費者の購入能力に対して手頃で消費者の購入意欲に訴えるように販売価格を減ずるだけでなく、全体的なエネルギー節約効果を高めて耐用年数を延ばし、結果として消費者の購入意欲を促進する。したがって、本発明は販売促進を助長して水浴用シャワーの熱交換器の人気を増すだけでなく、エネルギー節約および減少したカーボン・フットプリントによって環境保護を達成する。
中国実用新案特許第201016505号の第1の概略構造図である。 図1に示された2−2線に沿った断面図である。 中国実用新案特許第201016505号の概略操作図である。 中国実用新案特許第201016505号の第2の概略構造図である。 中国実用新案特許第201016505号の第3の概略構造図である。 本発明の水浴用シャワーのための熱交換器を示す分解斜視図である。 本発明の水浴用シャワーのための熱交換器を示す概略断面図である。 図7に示された8−8線に沿った断面図である。 本発明の水浴用シャワーのための熱交換器の据え付けおよび操作方法を示す概略図である。 押し出し成形方法による本発明の熱交換用スラブのための製造プロセスを示す概略図である。 穿孔工具による本発明の熱交換用スラブのための穿孔プロセスを示す斜視図である。 本発明の別の例示的実施形態における水浴用シャワーのための熱交換器を示す概略断面図である。 図12に示された13−13線に沿った断面図である。 本発明の水浴用シャワーのための変形型の熱交換器の別の組み合わせを示す第1の例示的実施形態の概略図である。 本発明の水浴用シャワーのための変形型の熱交換器の別の組み合わせを示す第2の例示的実施形態の概略図である。 本発明の水浴用シャワーのための変形型の熱交換器の別の組み合わせを示す第3の例示的実施形態の概略図である。 本発明の水浴用シャワーのための変形型の熱交換器の別の組み合わせを示す第4の例示的実施形態の概略図である。
図6〜図8において、本発明の「水浴用シャワーのための熱交換器」は、熱交換用スラブ30と、2つの密閉カバー40を含み、この密閉カバー40のうちの一方は、吸水口41および排水口42を備えるように作り出されている。
熱交換用スラブ30は、押し出し成形された合金材料による平坦で平面的な直方体であり、この熱交換用スラブ30は、平坦な上面31と、平坦な底面32と、前方出入口33と、後方出入口34と、2つの平行直立側面35と、前方出入口33と後方出入口34との間を貫く複数の平行水路36とを含み、隣接する水路36の各対は循環用孔38を備えた隔壁37により仕切られており、循環用孔38は、互い違いに組み合わされた様式で隔壁37上に作り出されており、この互い違いに組み合わされた様式とは、隣接する隔壁37の各対について、1つの隔壁の上部分に孔を、そしてもう一方の隔壁の下部分に別の孔を意味する。
2つの密閉カバー40のそれぞれは、溶接法により水密式に水路36の全ての端部をしっかりと密閉するように熱交換用スラブ30の前方出入口33および後方出入口34をそれぞれ覆い、それゆえ全ての水路36は、隔壁37および循環用孔38と共に、完全な閉水循環体を形成する。
図7〜図9は、本発明の水浴用シャワーのための熱交換器の据え付けおよび操作方法を図示している。管継手によって、(図9に示すように)水道水の水注入パイプ23を密閉カバー40上の吸水口41に接続し、一方で、温水器10の吸水口11を同じ密閉カバー40上の排水口42に接続して、操作前に据え付けを完了する。第一に、シャワー使用者Mがシャワーを始めると、温水器10から来て水排出パイプ12を通って流れる、ある一定量の高温シャワー水Wがシャワー噴霧部13から噴霧する。第二に、高温のシャワー水Wは、シャワー使用者Mの体に降り注いだ後、金属製の熱交換用スラブ30の平坦な上面31上に落ち、その一方である一定量の冷たい水道水W1が、水注入パイプ23を介して熱交換用スラブ30の水路36内に流れて、(図7に示されている矢印が表すように)各隔壁37上のあらゆる循環用孔38により全ての水路36の間を循環して熱交換用スラブ30の上面31上に落ちた高温のシャワー水Wの熱エネルギーを吸収し、それにより冷たい水道水W1は熱交換された温かい水W2になる。第三に、熱交換された温かい水W2は、それから熱交換用スラブ30の密閉カバー40上の排水口42から流れ出る。そして最終的に、熱交換された温かい水W2は、(図7および図9に示されているように)温かい供給水として働くように、水排出パイプ22および温水器10の吸水口11を介して規則的に温水器10内へ流れる。これにより、温水器10のガス消費のための電力に対するエネルギー節約効果が達成される。
図8および図9から分かるように、本発明の熱交換用スラブ30内の隣接する水路36の各対の間に形成された複数の隔壁37はまた、シャワー使用者Mの標準的な体重を完全に支持するのに十分に強固であるように熱交換用スラブ30の平坦な上面31と平坦な底面32との間で支柱としても働く。それゆえに、熱交換用スラブ30の有効寿命を、そのへこみ変形しないことに起因して延ばすことができるだけでなく、新型の発明である中国実用新案特許第201016505号で名称「エネルギー節約型の温水器」の中国特許の金属製の熱吸収スラブ200において起るような丸みのある滑りやすい表面に起因して、シャワー使用者Mが転倒することによって偶発的に引き起こされる傷を受けることを避けることができ、これは、(図8に示されているように)熱交換用スラブ30上の平坦な上面31が、シャワー使用者Mがその上に立つための安定した台を提供するからである。
さらに、各隔壁37上に作り出され、かつ隣接する水路36のあらゆる対を相互に連絡可能にする、循環用孔38は、(図7に示された矢印が表すように)冷たい水道水W1を誘導して熱交換用スラブ30内で円滑で規則正しい、通路に方向付けられた安定した流れになるように、熱交換用スラブ30内で循環誘導手段として働き、それゆえに熱交換用スラブ30の熱交換効率が改善され、温水器10のエネルギー節約効果が実質的に増す。
図10に示されているように、本発明の熱交換用スラブ30は、伝統的な押し出し成形方法によって製造される。第一に、押し出し成形機Aによって、ある一定量の溶解アルミニウム合金が押し出し成形用ダイBから押し出されて、棒状の熱交換用スラブ301に成形される。第二に、切削工具Cによって、棒状の熱交換用スラブ301は、一つ一つの熱交換用スラブ30に連続的に切断される。そして最終的に、図11に示されているように、穿孔工具Dによって、全ての隔壁37の各々において、前方出入口33または後方出入口34の近傍で循環用孔38が互い違いに組み合わされた様式でそれぞれ穿孔されて、熱交換用スラブ30製造が完了する。この互い違いに組み合わされた様式とは、隣接する隔壁37の各対について、1つの隔壁の上部分に孔を、そしてもう一方の隔壁の下部分に別の孔を意味する。第一に、押し出し成形用ダイの成形コストは射出成形型またはダイカスト成形型の成形コストのたった十分の一以下であることは一般に知られている。第二に、連続製造プロセスである押し出し成形プロセスは、大量生産の必要性にかなうものである。そして第三に、押し出し成形プロセスは、金属溶接プロセスの90パーセントを省くものである。本発明の熱交換用スラブ30の製造において使用される押し出し成形プロセスについての前述の3つの好都合な利点により、本発明の全体的な製造コストを実質的に減ずることができ、結果としてこの製品の販売価格を効果的に下げることができる。それにより、消費者が本発明の「水浴用シャワーのための熱交換器」を購入するのにより手頃になり、その結果、購入意欲を増すことになる。したがって、本発明の「水浴用シャワーのための熱交換器」の使用を促進することによって、温水器10における電気およびガス消費に対するエネルギー節約についての即時で顕著な効果が迅速に達成することができる。
さらに図12および図13を参照されたい。図12および図13は、本発明の別の例示的実施形態における水浴用シャワーのための上反りになった熱交換器を示している。この熱交換器は、上反りになった熱交換用スラブ50、および上反りになった2つの密閉カバー60を具備し、前記上反りになった熱交換用スラブ50は、上反りになった上面51と、2つの吸水口501および排水口502を下部に備えた上反りになった底面52と、上反りになった前方出入口53と、上反りになった後方出入口54と、2つの側面と、前方出入口53と後方出入口54との間を貫く複数の平行水路56とを含み、それゆえに、隣接する水路56の各対は循環用孔58を備えた隔壁57により仕切られており、循環用孔58は、互い違いに組み合わされた様式で隔壁57上に作り出されており、この互い違いに組み合わされた様式とは、(図13に示されているように)隣接する隔壁57の各対について、1つの隔壁の上部分に孔を、そしてもう一方の隔壁の下部分に別の孔を意味する。そして、2つの上反りになった密閉カバー60のそれぞれは、溶接法により水密式に水路56の全ての端部をしっかりと密閉するように上反りになった熱交換用スラブ50の前方出入口53および後方出入口54をそれぞれ覆い、それゆえ全ての水路56は、隔壁57および循環用孔58と共に、完全な閉水循環体を形成して、温水器10のためのエネルギー節約効果を有する。
前述の熱交換用スラブ30または上反りになった熱交換用スラブ50において使用される合金材料は、温水器10のためのエネルギー節約効果を依然として維持するために高温のシャワー水Wを用いた熱交換機能において働くように、炭素繊維などの熱伝導性を有する非金属の合成化合物材料に置換されうる。
図14〜図17を参照されたい。図14〜図17は、本発明の水浴用シャワーのための変形型の熱交換器の異なる組み合わせにおける様々な例示的実施形態を示している。図14は、完全な閉水循環体を形成するために、熱交換用スラブ30の各々の吸水口および排水口にそれぞれ適切に接続するためのパイプPにより、3つの熱交換用スラブ30の反転した3者の組み合わせを示している例示的実施形態であり、それゆえに高温のシャワー水Wを用いた熱交換時間が長くなるので、温水器10のためのエネルギー節約効果が改善される。
図15は、完全な閉水循環体を形成するために、熱交換用スラブ30の各々の吸水口および排水口にそれぞれ適切に接続するためのパイプPにより、2つの熱交換用スラブ30の相互に斜角になった組み合わせを示している別の例示的実施形態であり、それゆえに高温のシャワー水Wを用いた熱交換時間が長くなるので、温水器10のためのエネルギー節約効果が改善される。
図16は、完全な閉水循環体を形成するために、上反りになった熱交換用スラブ50の各々の吸水口および排水口にそれぞれ適切に接続するためのパイプPにより、2つの上反りになった熱交換用スラブ50が背中合わせ構造になった積み重ねの組み合わせを示しているさらに別の例示的実施形態であり、それゆえに高温のシャワー水Wを用いた熱交換時間が長くなるので、温水器10のためのエネルギー節約効果が改善される。
図17は、完全な閉水循環体を形成するために、スラブの各々の吸水口および排水口にそれぞれ適切に接続するためのパイプPにより、熱交換用スラブ30が上に、上反りになった熱交換用スラブ50が下にある背中合わせ構造になった積み重ねの組み合わせを示している他の例示的実施形態であり、それゆえに高温のシャワー水Wを用いた熱交換時間が長くなるので、温水器10のためのエネルギー節約効果が改善される。
これまでの開示内容の結論としては、本発明は確かに、革新的な単純化した構造および比較的少ない製造プロセスのために、全体的な製造コストを実質的に減ずるという目的を達成できるだけでなく、温水器10に使用される電気およびガスについてエネルギー節約効果を非常に改善することができる。したがって、本発明は特許が受けられる基準を満たしている。
10 温水器
11 吸水口
12 水排出パイプ
13 シャワー噴霧部
20 金属製の熱吸収スラブ
21 中空チャンバー
22 水排出パイプ
23 水注入パイプ
24 上面
30 熱交換用スラブ
31 平坦な上面
32 平坦な底面
33 前方出入口
34 後方出入口
35 平行直立側面
36 平行水路
37 隔壁
38 循環用孔
40 密閉カバー
41 吸水口
42 排水口
50 上反りになった熱交換用スラブ
52 上反りになった底面
53 上反りになった前方出入口
54 上反りになった後方出入口
56 平行水路
57 隔壁
58 循環用孔
60 密閉カバー
200 金属製の熱吸収スラブ
201 らせん状金属チューブ
501 吸水口
502 排水口

Claims (4)

  1. 水浴用シャワーのための熱交換器の構造であり、
    熱交換用スラブと、
    2つの密閉カバーであって、前記密閉カバーのうちの一方は、吸水口および排水口を備えるように作り出されている、2つの密閉カバーと、
    を含む、構造であって、
    押し出し成形された合金材料による平坦で平面的な直方体である、前記熱交換用スラブは、平坦な上面、平坦な底面、前方出入口、後方出入口、2つの平行直立側面、および、前記前方出入口と前記後方出入口との間を貫く複数の平行水路を含み、隣接する前記水路の各対は循環用孔を備えた隔壁により仕切られており、前記循環用孔は、互い違いに組み合わされた様式で前記隔壁上に作り出されており、前記互い違いに組み合わされた様式とは、隣接する前記隔壁の各対について、1つの前記隔壁の上部分に孔を、そしてもう一方の前記隔壁の下部分に別の孔を意味し、
    前記2つの密閉カバーのそれぞれは、溶接法により水密式に前記水路の全ての端部をしっかりと密閉するように前記熱交換用スラブの前記前方出入口および前記後方出入口をそれぞれ覆い、それゆえ全ての前記水路は、前記隔壁および前記循環用孔と共に、完全な閉水循環体を形成する、構造。
  2. 前記合金材料は、アルミニウム合金、銅、または銅合金である、請求項1に記載の水浴用シャワーのための熱交換器の構造。
  3. 前記合金材料は、熱伝導性を有する非金属の合成化合物材料に置換される、請求項1に記載の水浴用シャワーのための熱交換器の構造。
  4. 前記熱交換用スラブおよび前記2つの密閉カバーの前記平坦で平面的な断面形状は、上反りになった断面形状に構成され、
    前記上反りになった熱交換用スラブは、上反りになった上面、2つの吸水口および排水口を下部に備えた上反りになった底面、上反りになった前方出入口、上反りになった後方出入口、2つの側面、および、前記前方出入口と前記後方出入口との間を貫く複数の平行水路を含み、それゆえに、隣接する前記水路の各対は循環用孔を備えた隔壁により仕切られており、前記循環用孔は、互い違いに組み合わされた様式で前記隔壁上に作り出されており、
    前記2つの上反りになった密閉カバーのそれぞれは、水密式に前記水路の全ての端部をしっかりと密閉するように前記前方出入口および前記後方出入口をそれぞれ覆い、それゆえ全ての前記水路は、前記隔壁および前記循環用孔と共に、完全な閉水循環体を形成する、請求項1に記載の水浴用シャワーのための熱交換器の構造。
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