KR20050039729A - Improved water heater - Google Patents

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KR20050039729A
KR20050039729A KR1020047006736A KR20047006736A KR20050039729A KR 20050039729 A KR20050039729 A KR 20050039729A KR 1020047006736 A KR1020047006736 A KR 1020047006736A KR 20047006736 A KR20047006736 A KR 20047006736A KR 20050039729 A KR20050039729 A KR 20050039729A
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퀀텀 에너지 테크놀로지스 피티와이 리미티드
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Abstract

This invention relates to a water heater comprising a water tank (1) having a wall (2) formed from material having heat transfer properties and a cold water inlet (5) adjacent one end of the tank. A tube (8), adapted to carry a refrigerant fluid, is secured externally about the tank wall (2). Heat-conductive material is provided along the length of the tube, with the tube and the heat-conductive material in heat-conductive contact with the external surface of the wall of the tank to transfer heat from condensation of the refrigerant fluid in the tube through the wall to the water contained in the tank (1). An evaporator (15) is positioned so as to be exposed to ambient conditions for absorbing heat energy from the ambient conditions. The evaporator is provided with a passage for carrying the refrigerant fluid whereby the fluid may be heated by the ambient conditions. A compressor (12) is connected to the passage and to the tube (8) so as to circulate the refrigerant fluid through the tube and to the evaporator (15).

Description

개선된 워터 히터{IMPROVED WATER HEATER}Improved Water Heater {IMPROVED WATER HEATER}

본 발명은 워터 히터의 개선된 구조 및 제조에 관한 것이고, 특히, 열펌프 워터 히터의 구조 및 제조에 관한 것이다.The present invention relates to improved construction and manufacture of water heaters, and more particularly, to the construction and manufacture of heat pump water heaters.

본 명세서를 통하여 종래기술에 관한 논의는, 이러한 종래 기술이 널리 알려지거나 또는 당해 영역에서 공통적인 일반적 지식의 일부분을 형성하는 것으로 용인되는 것으로 결코 인식되지 않아야 한다. The discussion of the prior art throughout this specification should never be appreciated that such prior art is widely known or to be accepted as forming part of the general knowledge common in the art.

호주 특허 제 603510 호에는 워터 히터 및 워터 히터를 위한 열교환기를 제조하는 방법이 공지되는데, 여기서는 냉매를 운반하도록 설치된 튜브가 워터 탱크 주위에서 감기고 열전도성 결합재에 의해 상기 워터 탱크의 벽에 결합된다. 상기 튜브는 이용간 상기 튜브 및 탱크의 팽창 및 수축 동안에 상기 열전도성 결합재의 파괴 가능성을 경감시키기 위해 텐션 하에서 상기 탱크 주위에서 감긴다. 상기 탱크는 상기 결합재를 경화시키기 위해서 오븐에서 구워진다. 상기 결합재는 2 가지 기능을 수행한다; 즉, 첫째로, 코일을 상기 탱크상에 결합시키고, 둘재로, 상기 튜브와 탱크 사이의 열전달 성능을 개선시킨다. Australian patent 603510 discloses a water heater and a method of manufacturing a heat exchanger for a water heater, wherein a tube installed to carry a refrigerant is wound around the water tank and joined to the wall of the water tank by a thermally conductive binder. The tube is wound around the tank under tension to reduce the likelihood of breakage of the thermally conductive binder during expansion and contraction of the tube and tank during use. The tank is baked in an oven to cure the binder. The binder performs two functions; That is, firstly, a coil is coupled onto the tank, and secondly, to improve the heat transfer performance between the tube and the tank.

그러나, 이러한 방법과 관련된 문제점은, 고가의 특별하게 제조된 결합재의 사용이 요구된다는 것인데, 이것은 상기 페이스트를 경화시키기 위해, 약 2 시간의 시간 간격 동안 약 250℃ 정도의 상승된 온도로 오븐 또는 가마에서 구워져야 한다. 상기 페이스트를 경화시키기 위해 오븐을 이용해야 하는 것은 제조 시간 및 비용을 또한 추가시킨다. However, a problem associated with this process is the use of expensive, specially prepared binders, which are required to cure the paste in an oven or kiln at elevated temperatures of about 250 ° C. for a time interval of about 2 hours. Should be baked in. The need to use an oven to cure the paste also adds manufacturing time and cost.

본 발명의 바람직한 실시예는 이제 첨부된 도면을 참조로 실시예를 통하여 더욱 자세히 설명된다.Preferred embodiments of the present invention are now described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명을 구체화하는 상기 워터 히터를 가지고 이용하는데 적합한 열교환기가 구비된 워터 탱크의 단편적인 정단면도;1 is a fragmentary front sectional view of a water tank with a heat exchanger suitable for use with the water heater embodying the present invention;

도 1A 는 상기 탱크에 부착된 튜브를 도시하는 상기 탱크 부분의 단편적인 황대 정단면도;FIG. 1A is a fragmentary yellow cross sectional front view of the tank portion showing a tube attached to the tank; FIG.

도 2A 는 상기 튜브를 상기 탱크에 적용하기 위한 장치의 개략적인 정면도;2A is a schematic front view of an apparatus for applying the tube to the tank;

도 2B 는 도 2A 에 도시된 튜브 변형롤러의 개략적인 확대 정면도;FIG. 2B is a schematic enlarged front view of the tube deformation roller shown in FIG. 2A; FIG.

도 3 은 본 발명을 구체화하는 태양열에 의해 작동하는 열펌프 워터 히팅 시스템의 설계를 도시하는 개략적인 다이어그램;3 is a schematic diagram illustrating the design of a heat pump water heating system operated by solar heat embodying the present invention;

도 4 는 도 3 의 시스템에 사용된 콤프레서를 냉각하기 위한 장치를 도시하는 개략적인 다이어그램;4 is a schematic diagram illustrating an apparatus for cooling the compressor used in the system of FIG. 3;

도 5 는 도 3 의 시스템에 사용된 태양열 수집기 내의 냉매 통로의 일 구조를 도시하는 개략적인 다이어그램;FIG. 5 is a schematic diagram illustrating one structure of a refrigerant passage in a solar collector used in the system of FIG. 3; FIG.

도 6 은 도 3 의 시스템에 사용된 태양열 증발기/수집기 중 하나의 측단면도를 도시한다. FIG. 6 shows a cross-sectional side view of one of the solar evaporators / collectors used in the system of FIG. 3.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점 중 적어도 하나를 극복하거나 또는 개선시키고, 또는 유용한 대안책을 제공하는 것이다. It is therefore an object of the present invention to overcome or ameliorate at least one of the disadvantages of the prior art, or to provide a useful alternative.

이를 위해, 본 발명의 제 1 실시예는 다음을 포함하는 워터 히터를 제공한다:To this end, a first embodiment of the present invention provides a water heater comprising:

열교환기 특성을 갖는 재료로 형성된 벽을 갖는 워터 히터;A water heater having a wall formed of a material having heat exchanger characteristics;

상기 탱크의 일단부에 인접한 냉수유입구;A cold water inlet adjacent one end of the tank;

상기 탱크 벽에 대해 외부적으로 고정된 냉매를 전달하는 튜브;A tube delivering a refrigerant externally fixed relative to the tank wall;

상기 튜브 내에서 냉매의 응축으로부터 열을 상기 벽을 통하여 상기 탱크 내에 포함된 물에 전달하기위해, 상기 탱크의 벽 외부 표면과 열전도성 접촉하는 상기 튜브 및 열전도성 재료를 구비하며 상기 튜브의 길이에 걸쳐 배열되는 열전도성 재료;The tube and a thermally conductive material in thermally conductive contact with the wall outer surface of the tank for transferring heat from the condensation of refrigerant within the tube to the water contained in the tank through the wall. Thermally conductive materials arranged over;

주위 조건들로부터 열에너지를 흡수하기 위해 주위 조건에 노출되도록 위치되며, 상기 냉매를 전달하기 위한 통로를 구비하며, 상기 냉매가 상기 주위 조건에 의해 가열될 수 있는, 증발기; 그리고An evaporator, positioned to be exposed to ambient conditions for absorbing thermal energy from ambient conditions, having a passage for delivering said refrigerant, said refrigerant being heated by said ambient conditions; And

냉매를 상기 튜브를 통하여 그리고 상기 증발기로 순환시키기 위해 상기 통로 및 튜브에 연결된 콤프레서. A compressor connected to the passage and tube for circulating refrigerant through the tube and to the evaporator.

문맥상에서 명백하게 요구되지 않으면, 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 걸쳐서, '포함(comprise)', '포함하는(comprising)' 그리고 이와 유사한 용어는 제외하는 개념 또는 소모성 개념에 반대되는 포함의 개념으로서 해석되는데, 즉, '포함(including) 하지만 거기에 제한되지는 않음' 이라는 의미이다. Unless expressly required in the context, throughout the description and claims, the terms 'comprise', 'comprising' and similar terms are to be construed as concepts of inclusion as opposed to concepts of exclusion or consumable concepts. That is to say, including but not limited to.

바람직하게는, 상기 튜브는 상기 탱크 주위에서 감긴다.Preferably, the tube is wound around the tank.

바람직하게는, 상기 열전도성 내료는 대체로 상기 튜브의 길이와 동일하게 연장된다. Preferably, the thermally conductive material extends substantially equal to the length of the tube.

바람직하게는, 상기 튜브는 구리 또는 구리계 합금으로부터 형성된다. Preferably, the tube is formed from copper or a copper based alloy.

바람직하게는, 상기 튜브는 상기 탱크의 벽에 1 또는 그 이상의 위치에서 기계적으로 고정된다. Preferably, the tube is mechanically fixed at one or more positions to the wall of the tank.

바람직한 일실시예에 있어서, 2 또는 그 이상의 튜브가 상기 탱크 주위에서 감기고 상기 냉매를 운반한다. In one preferred embodiment, two or more tubes are wound around the tank and carry the refrigerant.

본 발명의 제 2 실시예는 워터 히터를 위한 열교환기를 제조하는 방법을 제공하는데, 이것은, 튜브의 일단부를 금속 워터 탱크의 외부 표면에 부착하는 단계, 상기 튜브를 상기 탱크의 외부 표면 주위에 위치시키는 단계, 그리고 상기 튜브와 상기 탱크의 벽 사이에 열전달 밀봉재를 주입하는 단계를 포함한다. A second embodiment of the present invention provides a method of manufacturing a heat exchanger for a water heater, which comprises attaching one end of a tube to an outer surface of a metal water tank, placing the tube around an outer surface of the tank. And injecting a heat transfer seal between the tube and the wall of the tank.

바람직하게는, 상기 튜브는 상기 탱크의 외부 표면 주위에서 감긴다. 더욱 바람직하게는, 상기 튜브는 미리 결정된 텐션 하에서 상기 탱크의 외부 표면 주위에서 감긴다. Preferably, the tube is wound around the outer surface of the tank. More preferably, the tube is wound around the outer surface of the tank under a predetermined tension.

바람직한 일실시예에 있어서, 상기 탱크 주위의 상기 튜브의 감김부의 피치(pitch)는 다양하다. 더욱 바람직하게는, 상기 튜브의 감김부는 상기 탱크의 바닥에 더욱 가까이 위치되고 인접하는 감김부는 상기 탱크의 꼭대기를 향하여 점진적으로 증가된다. In a preferred embodiment, the pitch of the winding of the tube around the tank varies. More preferably, the winding of the tube is located closer to the bottom of the tank and the adjacent winding is gradually increased towards the top of the tank.

유리하게도, 호주 특허 603510 호에 공지된 종래의 워터 히터와 비교하면, 본 발명은 상승된 온도에서 결합재를 경화시키기 위해 요구되는 사항을 경감시킨다. 상기 호주 특허 603510 호에 공지된 상기 워터 히터와 비교할때, 상기 열전달 재료는 상기 튜브와 탱크 사이에서 열전달을 향상시키기 위해 작용하며, 상기 종래 기술에 공지된 결합재와는 달리, 상기 튜브를 상기 워터 탱크의 벽상에 유지시키기 위해 작용하지는 않는다. 본 발명에 따르면, 상기 튜브는 상기 탱크의 벽 상에 기계적으로 부착된다. Advantageously, in comparison with conventional water heaters known from Australian patent 603510, the present invention alleviates the requirements required to cure the binder at elevated temperatures. Compared with the water heater known from Australian patent 603510, the heat transfer material acts to improve heat transfer between the tube and the tank, and unlike the binder known from the prior art, the tube is connected to the water tank. It does not act to keep it on the wall. According to the invention, the tube is mechanically attached on the wall of the tank.

도면을 참조하면, 상기 워터 탱크(1)는 원통형 벽(2), 바닥면(3), 볼록 상부벽(4), 확산기 또는 전환기(6)을 구비하는 상기 바닥면(3)에 인접하는 냉수유입구(5) 및 상기 상부벽(4)에 인접하는 온수배출구(7)를 구비한다. 상기 바닥면(3)이 오목하게 도시되었지만, 요구된다면 이것은 볼록하게 구성될 수도 있다. 냉매 R22 와 같은 냉매를 운반하는 튜브(8)은 상기 탱크벽(2)의 외부 표면 주위에서 둘러싸인다. 상기 튜브(8)은 구리 또는 구리계 합금으로부터 제조된다. 상기 튜브(8)는 도 1A 에 도시된 바와 같이 편평하게 구성되는 것이 바람직하며, 이에 따라, 상기 탱크의 벽에 기대어 위치된 상기 튜브의 편평한 면을 가지며, 대체로 D-형상의 단면을 가진다. 열 밀봉 페이스트(9)가 상기 튜브(8)의 인접한 표면과 상기 탱크의 벽 사이에 위치되고 이것은 그것들 사이에서 열전달을 제공한다. 바람직하게는, 상기 열 밀봉 페이스트는 상기 튜브(8)와 탱크벽(2) 사이의 경계면의 전체 길이에 걸쳐 위치된다. 그러나, 전형적으로 열 전달 효율의 증가를 가져오더라도, 상기 열 밀봉 페이스트는 상기 경계면에 걸쳐 간헐적으로 위치될 수 있는 것으로 인식된다. 사용간에 상기 튜브 및 탱크벽(2)의 팽창 및 수축 동안 가능한 최선의 접촉을 보장하기 위해, 상기 튜브(8)는 텐션 하에서 상기 탱크(1) 주위에서 감기고 텐션 하에서 상기 탱크(10에 기계적으로 고정된다. 이것은 도 2A 에 개략적으로 도시된 방법으로 달성될 수 있다. Referring to the drawings, the water tank 1 is cold water adjacent to the bottom surface 3, which has a cylindrical wall 2, a bottom surface 3, a convex top wall 4, a diffuser or a diverter 6. It is provided with an inlet (5) and a hot water outlet (7) adjacent the upper wall (4). Although the bottom surface 3 is shown concave, it may be convex if desired. A tube 8 carrying a coolant such as coolant R22 is surrounded around the outer surface of the tank wall 2. The tube 8 is made from copper or a copper base alloy. The tube 8 is preferably constructed flat as shown in FIG. 1A, thus having a flat surface of the tube, which is positioned against the wall of the tank, and having a generally D-shaped cross section. A heat seal paste 9 is located between the adjacent surface of the tube 8 and the wall of the tank, which provides heat transfer between them. Preferably, the heat seal paste is located over the entire length of the interface between the tube 8 and the tank wall 2. However, it is typically appreciated that the heat seal paste may be located intermittently across the interface, even with an increase in heat transfer efficiency. In order to ensure the best possible contact during expansion and contraction of the tube and tank wall 2 between uses, the tube 8 is wound around the tank 1 under tension and mechanically fixed to the tank 10 under tension. This can be accomplished in the manner shown schematically in Fig. 2A.

상기 튜브(8)는 상기 탱크벽(2)의 외부 표면 주위에서 나선형으로 감기는 것이 바람직한 반면, 상기 튜브(8)를 상기 탱크의 외벽에 위치시키는 대안책도 또한 가능할 수 있다는 것을 인식해야 한다. 예를 들면, 상기 튜브는 콘서티나(concertina) 방식으로 형성될 수 있고, 상기 탱크의 외벽에 위치되어, 상기 튜브는 상기 탱크의 외벽 위 아래로 연장된다. 그러나, 이러한 구성은 상기 시스템의 제조에 추가적인 복잡성을 부여할 수 있고 따라서 나선형 튜브 감김 보다 덜 바람직하다는 것에 유의해야 한다.It is to be appreciated that while the tube 8 is preferably wound spirally around the outer surface of the tank wall 2, an alternative to positioning the tube 8 on the outer wall of the tank may also be possible. For example, the tube may be formed in a concertina manner and is located on the outer wall of the tank so that the tube extends above and below the outer wall of the tank. However, it should be noted that this configuration may add additional complexity to the manufacture of the system and is therefore less desirable than spiral tube winding.

본 발명에 따르면, 페이스트 형태의 열전달 재료(9)는 상기 튜브(8)와 탱크벽(2) 사이에 삽입 또는 주입된다. 바람직하게는, 상기 페이스트는 경화될 필요가 없고, 또는 경화가 요구되는 경우, 이것은 주위 조건하에서 경화될 수 있고 이에 따라 오븐 또는 가마 내에서 상승된 온도로 경화하기 위해 요구되는 것을 경감시킨다. 적당한 열전달 페이스트는 일렉트로루브 사에 호주에서 시판되는 "HTSP 실리콘 열전달 화합물 플러스" 이다. 이것은 약 3.0 W/mK 의 열전도성을 갖는 실리콘 오일계 열전달 페이스트이다. 보스틱 사에 의해 호주에서 시판되는 "보스틱 1128 열전달 밀봉재"와 같은 다른 적당한 종류의 열전달 페이스트가 또한 사용될 수 있다. 상기 열전달 밀봉재의 이용과 관련하여 상기 제품에 대한 비용 절감 및 제조 시간에 있어서의 상당한 단축으로 귀결되는 경화 단계에 대한 요구사항을 제거하는 것을 포함하는 여러가지 장점이 존재한다. 또한, 예비 실험은 상기 시스템의 열전달 성능이 개선되는 것을 보여준다. According to the invention, the heat transfer material 9 in paste form is inserted or injected between the tube 8 and the tank wall 2. Preferably, the paste does not need to be cured, or if curing is desired, it can be cured under ambient conditions and thus alleviates what is required to cure to elevated temperatures in an oven or kiln. A suitable heat transfer paste is "HTSP Silicone Heat Transfer Compounds Plus", commercially available from Australia at ElectroLube. This is a silicone oil based heat transfer paste having a thermal conductivity of about 3.0 W / mK. Other suitable types of heat transfer paste may also be used, such as "Bostick 1128 Heat Transfer Sealant" sold in Australia by Bostick Corporation. There are a number of advantages associated with the use of the heat transfer sealant, including eliminating the requirement for the curing step, which results in cost savings for the product and significant shortening in manufacturing time. Preliminary experiments also show that the heat transfer performance of the system is improved.

도 2A 에 도시된 바와 같이, 상기 탱크(1)는 회전 테이블(20) 상에 지지되는데, 이것은 기어박스(22) 및 체인드라이브(23)을 통하여 모터(21)에 의해 회전가능하게 구동된다. 적당한 길이의 튜브(8)가 공급롤러(24)에 의해 공급되고 변형롤러(25)에 의해 도 1A 에 도시된 D-형상으로 변형된다. 상기 공급롤러(24) 및 변형롤러(25)는 공급 나사(26)에 맞물리는 너트를 포함하는 조립 부품을 형성하는데, 상기 공급나사는 상기 테이블(20)의 회전에 대하여 요구되는 속도로 상기 조립품을 상기 탱크(1) 위로 이동시키기 위해 모터(270에 의해 회전가능하게 구동되며, 이에 따라 상기 튜브(8)은 인접하는 외전체들 사이에서의 상기 요구되는 간격을 두고 상기 탱크 주위에 감기게 된다. As shown in FIG. 2A, the tank 1 is supported on a turntable 20, which is rotatably driven by a motor 21 via a gearbox 22 and a chain drive 23. An appropriate length of tube 8 is supplied by feed roller 24 and deformed by the deformation roller 25 into the D-shape shown in FIG. 1A. The feed roller 24 and the deformation roller 25 form an assembly comprising a nut that engages the feed screw 26, the feed screw being assembled at the rate required for rotation of the table 20. Is rotatably driven by a motor 270 to move it over the tank 1, so that the tube 8 is wound around the tank at the required spacing between adjacent outer bodies. .

도 2B 에 더욱 자세하게 도시된 바와 같이, 상기 변형롤러(25)는 마디를 갖는(knurled) 롤러(28) 및 홈이파진 지지롤러(29)를 포함한다. 상기 롤러들(28 및 29)은 기어(30,31)에 의해 구동되는데, 이것들은, 상기 튜브(8)이 동일한 속도로 공급 및 변형되도록 보장하기 위해 상기 피치롤러(24)와 동일한 속도로 구동된다. 상기 피치롤러(24) 및 상기 롤러들(28 및 29)은 도 2B 에 도시된 바와 같이, 브레이크패드(32)에 의해 자유 회전을 억제하도록 압축된다. 상기 튜브에 적용된 텐션은 상기 브레이크패드(32)를 텐션 너트(34)에 의해 조절가능하게 압축된 스프링(33)의 영향력 하에서 상기 롤러(29) 및 기어(30)와 맞물리도록 클램핑함에 의해 조절될 수 있다.As shown in more detail in FIG. 2B, the deformation roller 25 includes a knurled roller 28 and a grooved support roller 29. The rollers 28 and 29 are driven by gears 30 and 31, which are driven at the same speed as the pitch roller 24 to ensure that the tube 8 is fed and deformed at the same speed. do. The pitch roller 24 and the rollers 28 and 29 are compressed by the brake pad 32 to suppress free rotation, as shown in FIG. 2B. The tension applied to the tube can be adjusted by clamping the brake pad 32 to engage the roller 29 and the gear 30 under the influence of a spring 33 which is controllably compressed by the tension nut 34. Can be.

본 실시예에 있어서, 상기 튜브(8)가 깨끗하게 고정되는 상기 탱크(1)의 부품 및 구리 플래시는 공지된 방법으로 적용된다. 그 다음, 상기 튜브(8)는 점용접에 의해 상기 탱크벽(2)의 저면에 고정되고, 상기 튜브(8)는 그 다음 도 2A 에 도시된 장치를 이용하여 상기 탱크 주위에 감긴다. 상기 튜브가 상기 탱크의 길이에 걸쳐 완전히 감기는 경우, 그것의 상단부는 상기 튜브(8)을 텐션하에서 유지시키기 위해 점용접에 의해 상기 탱크(1)의 벽(2)에 고정된다. In the present embodiment, the parts of the tank 1 and the copper flash on which the tube 8 is fixed are applied in a known manner. Then, the tube 8 is fixed to the bottom of the tank wall 2 by spot welding, and the tube 8 is then wound around the tank using the apparatus shown in FIG. 2A. When the tube is wound completely over the length of the tank, its upper end is fixed to the wall 2 of the tank 1 by spot welding to keep the tube 8 under tension.

상기 튜브(8)는 상기 바닥면(3)에 인접하는 위치로부터 상기 탱크(1) 상의 적당한 높이로 연장되고, 상기 벽(2) 상에 열교환 표면(S)을 형성한다. 튜브(8)의 최저 감김부(8A)는 상기 냉수유입구(5) 아래에 위치되는데, 이것은 통상 차갑고, 그리고 이것은 상기 냉매의 서브-쿨링을 야기하고 이에 따라 이것은 전달하는데 충분하도록 안정화된다. 상기 시스템에 대한 변형이 아래에 추가적으로 기술되는 시스템 내에 수행되는 것으로 언급된다 하더라도, 상기 튜브(8)는 호주 특허 509901 호에 기재된 일반적인 유형의 태양열에 의해 작동되는 열펌프(아래 기술된 바와 같이 도 3)에 연결된다. 다른 형태의 열펌프가 또한 사용될 수 있으며, 상기 튜브(8)에 의해 운반된 상기 열교환 매체가 원하는대로 변화될 수 있다. The tube 8 extends from a position adjacent the bottom surface 3 to a suitable height on the tank 1 and forms a heat exchange surface S on the wall 2. The lowest winding 8A of the tube 8 is located below the cold water inlet 5, which is usually cold, and this causes sub-cooling of the refrigerant and thus it is stabilized enough to deliver. Although it is mentioned that modifications to the system are carried out in the system described further below, the tube 8 is a heat pump operated by a solar heat of the general type described in Australian patent 509901 (Fig. 3 as described below). ) Other types of heat pumps can also be used and the heat exchange medium carried by the tube 8 can be changed as desired.

상기 냉매 운반 튜브(8)을 상기 탱크(1)의 외부 표면에 부착함에 의해, 이중벽 효과가 자동적으로 달성되고 관련된 수도 당국에 의해 요구되며, 냉매 운반 튜브가 물과 연결되는 이중 벽으로된 튜브를 조건으로 요구하는 보호조치를 만족하는 것을 인식된다. 상기 튜브(8) 및 상기 탱크(1)는 모두 유사한 재료로 구성되는 것이 바람직하고, 또는 적어도 유사한 열팽창계수를 갖는 재료로부터 제조되는 것이 바람직하다. By attaching the coolant conveying tube 8 to the outer surface of the tank 1, a double wall effect is automatically achieved and required by the relevant water authority, and the coolant conveying tube is connected to water to form a double walled tube. It is recognized that the protection measures required by the conditions are met. It is preferable that both the tube 8 and the tank 1 are made of a similar material, or at least made of a material having a similar coefficient of thermal expansion.

본건의 경우, 상기 탱크(1)는 강철 또는 스테인레스강으로 제조되는 반면, 상기 튜브(8)는 구리 또는 구리계 합금으로부터 제조된다. 사이한 열팽창계수를 갖는 재료들이 사용되는 경우, 상기 재료들의 팽창 및 수축의 상이한 속도는 상술한 방식으로 상기 튜브(8)의 감김 텐션을 증가시킴에 의해 보상될 수 있다. 어떠한 경우에도, 텐션 하에서의 상기 튜브의 감김은, 사용간의 팽창 및 수축에 의해 야기되는 상기 재료들의 굽혀짐에도 불구하고 상기 열적 결합이 유지되도록 보장한다.In this case, the tank 1 is made of steel or stainless steel, while the tube 8 is made from copper or a copper-based alloy. If materials with different coefficients of thermal expansion are used, the different rates of expansion and contraction of the materials can be compensated by increasing the winding tension of the tube 8 in the manner described above. In any case, the winding of the tube under tension ensures that the thermal bond is maintained despite the bending of the materials caused by expansion and contraction between uses.

또한, 상술된 열교환 장치는, 침전가능한 오염물을 포함하기 쉬운 물과 같은 유체(A)를 가지고 이용하는데 매우 적합한데, 이는 상기 열교환기 표면(S)의 주요부가 수직으로 되어 있어 이에 따라 상기 열교환기 표면 상의 침전물의 축적을 방해하기 때문이다. 또한, 상기 열교환기 표면(S)은 유리질 에나멜과 같은 코팅의 적용을 위해 충분하게 확장되는 반면, 열교환계수와 표면 영역의 곱을 효과적인 수준으로 유지시키고, 가열될 상기 유체(A)와 상기 열교환기 표면(S) 사이의 온도차를 최소화 시킨다. The heat exchanger described above is also well suited for use with fluids A such as water, which are likely to contain sedimentable contaminants, since the main part of the heat exchanger surface S is vertical so that the heat exchanger This impedes the accumulation of deposits on the surface. In addition, the heat exchanger surface S is sufficiently extended for the application of a coating such as glass enamel, while maintaining the product of the heat exchange coefficient and the surface area at an effective level, and the fluid A to be heated and the surface of the heat exchanger Minimize the temperature difference between (S).

상기 열교환 표면(S) 영역은 다음의 상충하는 요구조건들 사이의 최선의 절충안을 제공하도록 선택된다:The heat exchange surface (S) region is chosen to provide the best compromise between the following conflicting requirements:

(a) 상기 열교환기 표면이 대체로 수직이고, 상기 논의된 바와 같이 하부를 향하거나 또는 하부로 경사지도록 하는 요구조건; (a) a requirement such that the heat exchanger surface is generally vertical and slopes downwards or downwards as discussed above;

(b) 가열될 상기 유체(A) 내에서 상기 열의 유동 밀도가 상기 유체 내에서 불안정한 성분들의 분안정화를 방지하기에 충분히 낮아야하고, 상기 열교환기 표면(S)와 상기 유체(A) 사이의 최대 온도차는, 상기 표면과 접촉하는 유체들이 상기 유체(A)가 어떤 극한 불안정화 온도에 도달하는 지점으로 국부적으로 가열되지 않도록 제한되어야 하는 요구조건;(b) the flow density of the heat in the fluid (A) to be heated should be low enough to prevent destabilization of unstable components in the fluid, the maximum between the heat exchanger surface (S) and the fluid (A) The temperature difference is a requirement that the fluids in contact with the surface be limited so as not to locally heat the fluid A to a point where it reaches some extreme destabilization temperature;

(c) 상기 열교환기 표면(S)이 넓지만 가능한한 조밀해야하는 요구조건.(c) The requirement that the heat exchanger surface S be as broad as possible.

요구조건 (c) 는 상기 시스템의 비가역성을 최소화하는데, 상기 시스템의 상기 열교환기는, 열이 상기 냉매(B)와 가열될 상기 유체(A) 사이에 전달되는 온도가 유체(A)의 가장 차가운 싱크(sink) 온도에 가능한한 가까와지도록 하는 부품이다. 상기 열교환기를 조밀하게 제작함에 의해, 상기 도관의 수동 부피(passive volume)가 중가된다. 이러한 부피는 상기 유체(A)의 마지막 사용자에게로의 전달을 위해 준비된 유체의 저장된 부피로서 작용한다. Requirement (c) minimizes the irreversibility of the system, wherein the heat exchanger of the system has the coldest sink of fluid A at which temperature is transferred between the refrigerant B and the fluid A to be heated. (sink) A part that tries to get as close to the temperature as possible. By making the heat exchanger densely, the passive volume of the conduit is increased. This volume acts as a stored volume of fluid ready for delivery to the last user of fluid A.

상기 열교환기를 조밀하고 효율적으로 만들기 위해, 상기 튜브(8)의 감김부들 사이의 간격 배치와 상기 냉매 또는 다른 열교환 유체(B)의 유속은, 적합한 유체측 표면 영역(S), 열전달매질측 표면 영역(T), 열전달 계수, 열교환 핀(fin) 효율 및 요구되는 경우 적합한 수동 저장을 부여하도록 최적화되어야 한다. In order to make the heat exchanger dense and efficient, the spacing between the windings of the tube 8 and the flow rate of the refrigerant or other heat exchange fluid (B) are suitable for the fluid side surface area (S), the heat transfer medium side surface. The area T, heat transfer coefficient, heat exchange fin efficiency and, if required, should be optimized to give adequate manual storage.

일반적인 관점에서, 상술한 바람직한 시릿예를 위한 설계 공정은 다음과 같이 요약될 수 있다:In general terms, the design process for the preferred embodiment described above can be summarized as follows:

상기 수동 저장 부피 요구조건 및 유체(A)의 층별(stratification)을 고려하여, 요구되는 전체 열 유동을 전달하는데 이용가능한 영역의 감소에 의해 야기되는 표면(S)에 걸친 열전달 온도차의 증가에 의해 위에서 개략적으로 언급된 상기 장점들이 무효화될때 까지, 상기 표면 영역(S)은, 넓어지지만 가능한한 조밀하게 구성된다. Taking into account the manual storage volume requirements and the stratification of the fluid A, the above is due to an increase in the heat transfer temperature difference across the surface S caused by a decrease in the area available for delivering the required total heat flow. The surface area S is made wider but as compact as possible, until the advantages outlined above are negated.

상기 열교환기 표면(S)의 외부면 상으로의 상기 튜브의 간격 배치 및 치수는, 그 다음, 내부적인 튜브 열전달, 튜브 대 벽 결합 전도 및 적용가능하다면 핀 효율을 고려하여 수행된 공학적 설계 절차에 의해 결정된다. The spacing arrangement and dimensions of the tubes on the outer surface of the heat exchanger surface S are then subjected to engineering design procedures performed taking into account internal tube heat transfer, tube-to-wall coupling conduction and, where applicable, fin efficiency. Is determined by

상기 튜브의 간격 배치 계산이 상기 구조의 추가적인 최적화가 표면 영역(S)과의 어떤 절충을 통하여 가능한 것으로 나타나는 경우에는 상기 결정된 상기 표면 영역(S)의 재고(reconsideration)가 필요할 수 있다. Reconsideration of the determined surface area S may be necessary if the spacing arrangement of the tube indicates that further optimization of the structure is possible through some compromise with the surface area S.

아직 완전히 가열되거나 또는 냉각되지 않은 유체와의 혼합을 통하여 상기 유체의 저장된 부피를 저하시키는 것을 방지하기 우해, 상이한 온도에 있는 유체들의 층별이 가능한한 증진되어야 한다. 이러한 목적을 위해, 상기 유입도관 및 배출도관은 상기 유체(A)를 교반함에 의해 혼합을 증진시키지 않도록 배열된다. 또한 상기 냉수유입구(5)는 상기 탱크의 저면에 위치되고 상기 온수배출구(7)는 상기 탱크의 상부에 위치된다. 교반의 경감을 달성하기 위해, 상기 냉수유입구(5)의 축은 상기 층별의 축에 수직인 것으로 인식될 것이다. 또한, 하부를 항하는 확산기-변류기(diffuser-deflector;6)가 상기 냉수유입구(5)에 사용되는 반면, 혼합 및 교반을 더욱 감소시키기 위해, 상부를 향하는 확산기-변류기(6a)가 상기 온수배출구(7)에 사용된다. In order to avoid lowering the stored volume of the fluid through mixing with a fluid that is not yet fully heated or cooled, the stratification of the fluids at different temperatures should be promoted as much as possible. For this purpose, the inlet and outlet conduits are arranged so as not to promote mixing by stirring the fluid A. In addition, the cold water inlet 5 is located at the bottom of the tank and the hot water outlet 7 is located at the top of the tank. In order to achieve a reduction in agitation, it will be appreciated that the axis of the cold water inlet 5 is perpendicular to the axis of the layers. Also, a diffuser-deflector 6 facing the bottom is used for the cold water inlet 5, while a diffuser-current transformer 6a facing upwards is used to further reduce mixing and stirring. Used in (7).

상기 열교환기는 향류(counterflow) 원리가 구현되어 이것이 추가적으로 열전달을 개선시키도록 배열되는 것이 바람직하다. 도시된 실시예에서, 상기 냉매(B)는 상기 감긴 튜브(8)의 상부로부터 저면으로 흘러가는 것으로 인식된다. The heat exchanger is preferably embodied in counterflow principle so that it is additionally arranged to improve heat transfer. In the illustrated embodiment, it is recognized that the refrigerant B flows from the top to the bottom of the wound tube 8.

태양열에 의해 작동하는 열펌프 워터 히팅 시스템은 도 3 에 개략적으로 도시되고, 본 발명을 구현하는 열교환 시스템을 포함하는 것으로 도시될 것이며, 여기에서 상기 탱크(1) 및 냉매 운반 튜브(8)는 절연폼(11)을 포함하는 하우징(10) 내에 내설된다. 편의를 위해, 상기 콤프레서(12)와, 상기 열펌프 시스템의 리시버/필터/드라이어(13)는 상기 탱크 하우징(10)의 상부에 위치된 냉각샤시(14) 상에 설치된다. 이러한 배치는, 보통의 경우와 같이 상기 탱크 하우징 아래에 상기 콤프레서 및 리시버를 위치시키도록, 상기 하우징(10)이 상승된 위치에서 지지될 필요가 없어지며, 이에 따라 제조 비용이 경감된다. A heat pump water heating system operating by solar heat will be schematically shown in FIG. 3 and will be shown to include a heat exchange system embodying the invention, wherein the tank 1 and the refrigerant conveying tube 8 are insulated. It is housed in a housing 10 that includes a foam 11. For convenience, the compressor 12 and the receiver / filter / dryer 13 of the heat pump system are mounted on a cooling chassis 14 located above the tank housing 10. This arrangement eliminates the need for the housing 10 to be supported in an elevated position to position the compressor and receiver under the tank housing as usual, thus reducing manufacturing costs.

상기 시스템 효율의 실질적인 저하 없이 다른 형태의 냉매 콤프레서가 사용될 수 있다 하더라도, 상기 콤프레서(12)는 회전 콤프레서인 것이 바람직하다. 회전 콤프레서는, 이것의 상대적으로 부드러운 방음 작업 때문에 바람직하다. 또한, 회전 콤프레서는 상기 콤프레서의 흡입측에 액체 슬러그를 수용할 수 있는 반면, 다른 유형의 콤프레서는 이러한 슬러그를 수용하기 매우 어렵다. 이러한 슬러그는 태양열에 의해 자동하는 열펌프에서 기상 조건의 변화의 결과에 의한 온도의 급속한 변화로 인해 발생할 수 있다. Although other types of refrigerant compressors can be used without substantial deterioration of the system efficiency, the compressor 12 is preferably a rotary compressor. Rotary compressors are preferred for their relatively soft soundproofing. In addition, rotary compressors can accommodate liquid slugs on the suction side of the compressor, while other types of compressors are very difficult to accommodate such slugs. Such slugs can occur due to rapid changes in temperature as a result of changes in weather conditions in heat pumps powered by solar heat.

상기 시스템으로부터의 열손실을 최소로 줄이기 위해, 상기 콤프레서(12)는 외부적으로 절연되는 것이 바람직하다. 이러한 외부적인 절연에 의해 부분적으로 야기되는 상기 열의 축적을 보상하기 위해, 바람직하게는 제어 밸브에 의해 제어되는 바이패스(bypass), 모세관 튜브 또는 고정된 오리피스(도시되지 않음)를 통하여, 상기 냉매를 상기 컨덴서 또는 리시버의 출구로부터 상기 유입 흡입관 또는 상기 실린더의 "흡입측" 으로 직적으로 흘려줌에 의해 상기 콤프레서가 냉각된다. 이것을 달성하기 위한 하나의 장치가 도 4 에 개략적으로 도시되고, 절연 케이싱(12B) 내에 내설되고 롤링피스톤(12C)과 베인(12D)를 포함하는 실린더(12A)를 포함하는 것으로 나타난다. 액체 주입 튜브(12E)는 상기 냉매 도관으로부터 상기 콤프레서(12) 속으로의 상기 흡입도관(12G)로 연결된다. 이러한 배치에 의해, 통상적으로 상기 공기중에 소모되는 열은 상기 컨덴서를 통하여 상기 탱크 내의 물에 전달된다. 도 4 에 도시된 상기 배치는 상업적으로 이용가능한 콤프레서에서 사용되는 바와 같이 상기 실린더 속으로 직접 주입되는 것 보다 더욱 신뢰할만 하게 작동된다. In order to minimize the heat loss from the system, the compressor 12 is preferably externally insulated. In order to compensate for the accumulation of heat partially caused by this external insulation, the refrigerant is preferably passed through a bypass, capillary tube or fixed orifice (not shown) controlled by a control valve. The compressor is cooled by flowing directly from the outlet of the condenser or receiver to the "suction side" of the inlet suction tube or cylinder. One apparatus for accomplishing this is shown schematically in FIG. 4 and appears to include a cylinder 12A embedded in an insulating casing 12B and comprising a rolling piston 12C and a vane 12D. Liquid injection tube 12E is connected to the suction conduit 12G from the refrigerant conduit into the compressor 12. By this arrangement, the heat normally consumed in the air is transferred to the water in the tank via the condenser. The arrangement shown in FIG. 4 operates more reliably than being injected directly into the cylinder as used in commercially available compressors.

상기 시스템은 서모스텟(T)을 포함하는 자동온도조절 제어 시스템을 포함한다. 더욱 복잡한 서모스텟 변수들이 가능하며, 이것은 다음을 포함한다:The system includes a thermostatic control system comprising a thermostat (T). More complex thermostat variables are possible, including:

a) 태양광선의 수준에 의존하는 변수 또는 이중 서모스텟 설정, 또는a) setting a variable or double thermostat depending on the level of sunlight, or

b) 상기 유닛이 작동하는 경우의 증발 온도 감지하고, 이것을 상기 서모스텟 설정 지점을 차례로 증가 또는 감소시키는 상기 포텐션 성능의 표시로서 이용하는 것.b) sensing the evaporation temperature when the unit is operating and using it as an indication of the potential performance which in turn increases or decreases the thermoset set point.

상술한 시스템의 전체적인 목적은, 밤 동안 보다 일광이 비추는 시간 동안에 상기 물을 더 높은 온도로 상승시킴에 의해 낮 동안 상기 시스템을 작동시키도록 하는 것이다. 겨울 동안에 적당한 물 온도가 도달되도록 이 경우 제어 "정보(intelligence)" 가 요구된다 하더라도, 상기 서모스텟의 설정 지점을 태양 복사선의 작용 및 주위 공기 온도로 만듬에 의해 또 다른 복잡화가 가능하다. 유사하게, 상기 시스템을 낮은 비용(off-peak)이 드는 기간 동안 일차적으로 작동되도록 하는 것이 가능하다. The overall purpose of the system described above is to operate the system during the day by raising the water to a higher temperature during daylight hours than during the night. Even if control "intelligence" is required in this case so that a suitable water temperature is reached during the winter, another complication is possible by making the set point of the thermostat the action of solar radiation and the ambient air temperature. Similarly, it is possible to allow the system to operate primarily during off-peak periods.

상기 콤프레서(12) 및 리시버(13)는 태양에 노출된 위치에 위치되는 일련이 태양열 증발기 플레이트(15)에 연결된다. 각각의 증발기 플레이트는 ㄷ수의 냉매통로(16)를 포함하며, 이것들은 도 5 에 도시된 구조로 배열되는 것이 바람직하다. 각각의 증발기 플레이트(15)는 상기 통로(16) 영역을 제외하고는, 소위 Roll-Bond™ 공정에 의해 서로 결합되는 2 개의 금속 박판으로부터 제조되는데, 이것은 종래기술에 잘 알려져 있다. 상기 증발기 플레이트는 얇은 금속 박판으로부터 형성되기 때문에, 각각의 증발기 플레이트는 도 6 의 정단면도에 도시된 바와 같은 외부로 만곡된 프로파일에 지지된다. 상기 외부로 만곡된 프로파일은 각 플레이트(15) 후방에 몰딩된 절연폼 형성기(17)를 위치시킴에 의해 유지되고, 상기 조립품은 도 3 및 도 6 에 도시된 바와 같은 2개의 지지체에 의해 지지된다. 각각의 증발 플레이트(15)는 상기 플레이트(15)의 각각의 종방향 가장자리를 따라 앵글부(18)를 형성함에 의해 더욱 강화된다. 상술된 증발기 플레이트 장치는, 상기 증발기 플레이트가 상기 드웰링(dwelling)의 지붕에 장착되는 경우 받게되는 감김력에 견디는 능력을 평가하기 위해 수행된 감김 테스트에서 우수하게 작동되는 것으로 나타났다. The compressor 12 and receiver 13 are connected to a series of solar evaporator plates 15 located at sun-exposed positions. Each evaporator plate includes a number of refrigerant passages 16, which are preferably arranged in the structure shown in FIG. Each evaporator plate 15 is made from two metal sheets bonded together by a so-called Roll-Bond ™ process, except for the passage 16 region, which is well known in the art. Since the evaporator plates are formed from thin metal sheets, each evaporator plate is supported in an outwardly curved profile as shown in the front sectional view of FIG. 6. The outwardly curved profile is maintained by positioning a molded insulating foam former 17 behind each plate 15, the assembly being supported by two supports as shown in FIGS. 3 and 6. . Each evaporation plate 15 is further strengthened by forming an angle portion 18 along each longitudinal edge of the plate 15. The evaporator plate apparatus described above has been shown to work well in a winding test performed to evaluate the ability to withstand the winding forces received when the evaporator plate is mounted to the roof of the dwelling.

도 5 로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 증발기 플레이트는, 상기 냉매도관(도시되지 않음)이 연결되는 매니폴드(manifold;19)에 의해 도든 단부에 연결된 3 개의 독립적인 평행 냉매 통로(16)으로 형성된다. 상기 플레이트(15)는, 도 3 에 도시된 바와 같이, 일렬로 접속되어, 상기 제 1 플레이트의 배출구 매니폴드는 제 2 플레이트의 유입구 매니폴드에 연결되고 이렇게 계속 이어진다. 도 5 에 추가적으로 도시되는 바와 같이, 상기 플레이트의 일단부에서 하나의 매니폴드에 연결되는 제 1 통로는, 상기 평행 통로(16) 내에서 상기 냉매의 흐름을 균일화하는데 도움을 주는 상기 플레이트의 타단부에서 상기 매니폴드에 연결되는 마지막 통로이다. 상기 매니폴드의 단면 영역은 각각의 접합부 이후에 흐름의 균일화를 더욱 돕기위해 감소된다(2). 상기 장치는 상기 매니폴드의 단면 영역과, 상기 매니폴드에 걸친 주어진 설계 압력 강하를 위한 이것의 접합부를 최소화시킨다. 이것은 다른 "Roll Bond" 증발기에 사용된 전형적인 "와플" 형태이 분배기의 성능과 비교할때, 주어진 냉매 압력 강하에 대한 개선된 파열 압력으로 귀결된다.As can be seen from FIG. 5, each evaporator plate is connected to three independent parallel refrigerant passages 16 connected to all ends by a manifold 19 to which said refrigerant conduits (not shown) are connected. Is formed. The plates 15 are connected in series, as shown in FIG. 3, so that the outlet manifold of the first plate is connected to the inlet manifold of the second plate and so on. As further shown in FIG. 5, a first passage connected to one manifold at one end of the plate, the other end of the plate which helps to equalize the flow of the refrigerant within the parallel passage 16. Is the last passage connected to the manifold. The cross-sectional area of the manifold is reduced (2) to further assist in equalizing the flow after each junction. The device minimizes the cross-sectional area of the manifold and its junction for a given design pressure drop across the manifold. This results in an improved burst pressure for a given refrigerant pressure drop when the typical "waffle" type used in other "Roll Bond" evaporators compared to the performance of the distributor.

이러한 특징들의 결과로, 상기 증발기 플레이트는, 상기 증발기에 걸쳐 높은 압력 강하를 초래하지 않고 R22 와 같은 높은 증발 압력 냉매를 가지고 이용될 수 있다. 또한, 통상적으로 요구되는 바와 같이, 상기 증발기는 하방으로 경사지는 각을 가지고 설치될 수 있는데, 이는 통로들(16) 사이의 흐름 균일화는 통상적으로 최저 통로가 부여되도록 하는 중력에 의해 상대적으로 영향을 받지 않기 때문이다. 냉매는, 통상적인 경우와 같이, 각 플레이트(15)의 저면 보다는 상부에 전달되고, 이것은 상기 플레이트가 저면 유입의 경우와 같이 넘쳐 흐를 필요가 없기 때문에, 더 적은 양의 냉매를 이용하도록 할 수 있다. 추가적인 장점은, 유리한 오일 귀환이 달성된다는 것인데, 이는, 상기 오일이 저면 진입의 경우와 같이 상기 플레이트이 저면에 축적되는 경향을 보이지 않기 때문이다. 고속 냉매 순환고 결합된 상기 냉매의 상부 진입은 상기 통로(16) 내에서 습윤 유체의 환형 유동을 야기하는데, 이것은 상기 플레이트로부터 상기 유체로의 열전달을 향상시킨다. 이러한 작동 상태에서, 냉매 기체는 상기 습윤 유체 환형 고리 내에서 흘러간다. As a result of these features, the evaporator plate can be used with a high evaporation pressure refrigerant, such as R22, without causing a high pressure drop across the evaporator. In addition, as is typically required, the evaporator may be installed with an angle that slopes downwards, which means that the flow uniformity between passages 16 is typically influenced by gravity to give the lowest passage. Because I do not receive. Refrigerant is delivered to the top rather than the bottom of each plate 15 as in the usual case, which makes it possible to use a smaller amount of refrigerant since the plate does not have to overflow as in the case of bottom inflow. . An additional advantage is that advantageous oil return is achieved, since the oil does not tend to accumulate on the bottom as in the case of bottom entry. The upper entry of the refrigerant combined with the high velocity refrigerant circulation causes an annular flow of wet fluid within the passage 16, which improves heat transfer from the plate to the fluid. In this operating state, refrigerant gas flows in the wet fluid annular ring.

상기 플레이트(15) 내의 액체의 축적을 방지하기 위해 상기 냉매를 상기 콤프레서 흡입부로 귀환시키기 전에 액체 트랩(trap)이 제공되는 반면, 상기 시스템은 중력에 의해 상기 콤프레서 흡입부 속으로 흘러내려감에 의해 오프된다. 상기 트램은 오일이 작동간에 상기 냉매 기체를 가지고 전달되도록 크기가 정해져야한다. A liquid trap is provided before returning the refrigerant to the compressor inlet to prevent accumulation of liquid in the plate 15, while the system is turned off by gravity flowing down into the compressor inlet. do. The tram must be sized such that oil is delivered with the refrigerant gas between operations.

도 3 으로부터, 상기 액체도관 내의 TX 밸브가, 통상의 경우와 같이, 상기 증발기 플레이트(15) 보다는 상기 냉각샤시(14) 내에 위치되는 것을 알 수 있다. 이러한 위치에서 상기 TX 밸브의 위치에 대해 보상이 허용되어야 함에도 불구하고, 이러한 위치에서 밸브는 우수한 방식으로 수행되고 상기 시스템의 제조는 이러한 지점에서의 상기 밸브의 위치에 의해 간단해진다. 상기 TX 밸브는 설정에 의해 적합한 과열 상태를 적합한 과열 장치에 부여하기 위해 기울어진다. It can be seen from FIG. 3 that the TX valve in the liquid conduit is located in the cooling chassis 14 rather than the evaporator plate 15 as is usual. Although compensation should be allowed for the position of the TX valve at this position, the valve is performed in a good manner at this position and the manufacture of the system is simplified by the position of the valve at this point. The TX valve is inclined by setting to give a suitable superheat condition to a suitable superheat device.

상기 증발기 플레이트가 태양에 노출된 위치에 설치되는 바와 같은 상술한 실시예에 도시되는 반면, 상기 플레이트는, 도 3 에 파선으로된 외관선으로 도시된 바와 같이, 상기 주위 온도가 높거나 또는 상기 탱크가 지붕 또는 상기 태양에 적어도 부분적으로 노출되는 또 다른 위치에 설치될 수 있도록 하는 영역의 구조 주위의 랩(wrap) 내의 상기 하우징(10)의 외부에 설치될 수 있다. 이러한 상황에서, 상기 열펌프는 적어도 부분적으로 공기원(air sourse) 열 펌프로서 작동한다.While the evaporator plate is shown in the above-described embodiment as installed in the sun-exposed position, the plate has a high ambient temperature or the tank, as shown by the broken line in FIG. 3. Can be installed outside of the housing 10 in a wrap around the structure of the region so that it can be installed at a roof or another location at least partially exposed to the sun. In this situation, the heat pump at least partially operates as an air sourse heat pump.

본 발명은 특정한 실시예를 참조로 기술되었으나, 이것은 당해 기술분야의 전문가들에 의해 본 발명이 다양한 다른 형태로서 구현될 수 있는 것으로 인식된다. Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, it is recognized by those skilled in the art that the present invention may be embodied in various other forms.

상술한 바와 같이 본 발명은 워터 히터, 특히, 열펌프 워터 히터의 구조 및 제조에 이용될 수 있다.As described above, the present invention can be used in the construction and manufacture of water heaters, in particular heat pump water heaters.

Claims (13)

열전달 특성를 갖는 재료로부터 형성된 벽을 갖는 워터 탱크와; 상기 탱크의 일단부에 인접한 냉수유입구와; 상기 탱크 벽에 대해 외부적으로 고정된 냉매 유체를 운반하기 위한 튜브와, 상기 튜브의 길이에 걸쳐 열전도성 재료를 포함하며, 상기 튜브와 상기 열전도성 재료는 상기 튜브 내에서 냉매 유체를 응축으로부터의 열을 상기 벽을 통하여 상기 탱크 내에 포함된 물에 전달하기 위해 상기 탱크 벽의 외부 표면과 열전도성 접촉하며; A water tank having a wall formed from a material having heat transfer characteristics; A cold water inlet adjacent one end of the tank; A tube for carrying a refrigerant fluid externally fixed relative to the tank wall, and a thermally conductive material over the length of the tube, wherein the tube and the thermally conductive material contain refrigerant fluid from the condensation within the tube. Thermally contact the outer surface of the tank wall to transfer heat through the wall to water contained in the tank; 상기 주위 조건으로부터 열에너지를 흡수하기 위해 주위 조건에 노출되며, 상기 냉매 유체를 운반하기 위한 통로를 구비하는 증발기를 포함하며, 상기 유체는 상기 주위 조건에 의해 가열될 수 있으며; 그리고An evaporator exposed to ambient conditions for absorbing thermal energy from said ambient conditions, said evaporator having a passage for carrying said refrigerant fluid, said fluid being heated by said ambient conditions; And 냉매 유체를 상기 튜브를 통하여 그리고 상기 증발기로 순환시키기 위해 상기 통로 및 상기 튜브에 연결되는 콤프레서를 포함하는, 워터 히터. And a compressor coupled to the passageway and the tube for circulating a refrigerant fluid through the tube and to the evaporator. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열전달 재료는 상기 튜브와 탱크 벽 사이에 위치되는 페이스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 히터.Wherein said heat transfer material comprises a paste located between said tube and tank wall. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 튜브는 상기 탱크 주위에서 나선형으로 감기는 것을 특징으로 하는 워터 히터.And the tube is wound spirally around the tank. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 튜브는 단면이 대체로 D-형상인 것을 특징으로 하는 워터 히터.And the tube is generally D-shaped in cross section. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 열전도성 재료는 대체로 상기 튜브의 길이와 공동으로 연장되는 것을 특징으로 하는 워터 히터.Wherein the thermally conductive material extends generally in coordination with the length of the tube. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 튜브는 구리 또는 구리계 합금으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 워터 히터.And the tube is formed from copper or a copper-based alloy. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 튜브는 상기 탱크의 벽에 1 또는 그 이상의 위치에서 기계적으로 고정되는 것을 특징으로 하는 워터 히터.And the tube is mechanically fixed at one or more positions to the wall of the tank. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 상기 냉매 유체를 운반하기 위해 상기 탱크 주위에 2 또는 그 이상의 튜브가 감기는 것을 특징으로 하는 워터 히터.A water heater, characterized in that two or more tubes are wound around the tank to carry the refrigerant fluid. 튜브의 일단부를 금속 워터 탱크의 외부 표면에 부착하는 단계, 상기 튜브를 상기 탱크의 외부 표면 주위에 감는 단계, 그리고 상기 튜브와 상기 탱크의 벽 사이에 열전달 밀봉재를 주입하는 단계를 포함하는 워터 히터의 제조 방법. Attaching one end of the tube to an outer surface of the metal water tank, winding the tube around the outer surface of the tank, and injecting a heat transfer sealant between the tube and the wall of the tank. Manufacturing method. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 튜브는 상기 탱크의 외부 표면 주위에서 감기는 것을 특징으로 하는 워터 히터의 제조 방법.And the tube is wound around an outer surface of the tank. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 튜브는 미리 결정된 텐션 하에서 상기 탱크의 외부 표면 주위에서 감기는 것을 특징으로 하는 워터 히터의 제조 방법.And the tube is wound around an outer surface of the tank under a predetermined tension. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 9 to 11, 상기 탱크 주위에서의 상기 튜브의 감김부의 피치는 변화되는 것을 특징으로 하는 워터 히터의 제조 방법.And a pitch of the winding portion of the tube around the tank is changed. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 튜브의 감김부는 상기 탱크의 저면부에 더욱 가깝게 배치되고 인접하는 감김부 사이의 간격 배치는 상기 탱크의 상부를 향하여 점진적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 워터 히터의 제조 방법. And the winding portion of the tube is arranged closer to the bottom of the tank and the spacing between adjacent winding portions is gradually increased toward the top of the tank.
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