JPH10254U

JPH10254U - 水加熱装置

Info

Publication number: JPH10254U
Application number: JP001509U
Authority: JP
Inventors: デフォレストロックウッド; ディーロバーツイアン; ダブリューエスディクソンクリストファー
Original assignee: シドンスラムセットリミテッド
Priority date: 1988-04-08
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 1998-11-04
Anticipated expiration: 2004-03-16
Also published as: EP0336751A2; HK1000472A1; AU3258189A; AU603510B2; DE68908590D1; EP0336751B1; EP0336751A3; JPH0229544A; MY104739A; DE68908590T2; JP2600694Y2; ATE93606T1

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱媒体に存在する熱をタンクに収容された
水に効率よく伝達できる熱交換装置を提供する。【解決手段】熱交換装置は水タンク１を備え、水タン
ク１は円筒形壁部２と、底壁部３と、凸形頂壁部４と、
底壁部３に隣接し、ディフェーザ６を有する冷水入口５
と、頂壁部４に隣接した温水出口７とを有している。タ
ンク壁部２の外面には、冷媒Ｒ１２のような冷媒を移送
する管８が巻きつけられている。この管８の偏平部分
は、タンク１の壁部２の外面と管８の平坦面との間のは
んだ薄膜９によって、壁部２の表面に熱伝導可能に接合
される。はんだ付け時や、使用中の管およびタンク壁部
２の膨張および収縮時に最も可能な接触を確保するため
に、管８を張力下でタンク１のまわりに巻き、張力下で
タンク１に固着する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は水加熱装置の改良に関し、より詳細には、改良熱交換器構造を有する太陽熱昇圧式ヒートポンプ型水加熱装置に関する。

【０００２】

【従来技術および考案が解決しようとする課題】

補給水加熱装置に太陽エネルギを使用することが技術の発展に伴って増々実用的になってきている。オーストラリア特許第509901号には、太陽熱昇圧式ヒートポンプ装置が述べられており、この装置は太陽エネルギを特に効率的に変換し、そのエネルギを冷媒ヒートポンプの使用により伝達する。家庭用水を加熱する太陽熱昇圧式ヒートポンプを開発するにあたり、本考案者はヒートポンプにより循環される冷媒から熱を被加熱水に伝達するための種々の熱交換装置を試験した。或るこのような構造は、冷媒を移送するフィン付き管が被加熱水を収容しているタンクに浸漬されていた。この構造は、装置の製造コストが高くても、冷媒から熱を被加熱水に伝達する最も効率的な手段をなすものと思われていた。しかしながら、この装置の試験の結果、この装置は、フィン間の空間が或る家庭用給水に一般に見られる沈殿物で詰まる傾向があるため、実用的でなかった。沈殿物の堆積を回避するためにフィン付き管を設計し直す試みを行ったが、問題を解消することができなかった。

【０００３】ヒートポンプ型水加熱装置を提供する多くの試みが特許文献に見られる。例えば、米国特許第2,716,866 号（シルバ）、同第4,542,050 号（ピアス）および英国特許第1,466,980 号（クロマーティ）は各々、加熱すべき水を収容する熱交換タンクを取囲む冷媒移送管を有する水加熱装置を示している。上記例の各々において、熱交換装置は、管により移送される冷媒流体から高温過熱を取り出すことを目的とする多くの別体の巻付部の使用により複雑かつ高価である。別体の巻付部の使用は熱交換器の材料コストおよび製造コストを高め、本考案者はこれらのコストが冷媒液体から過熱を取出すことによって達成し得る利点により正当化されないと思う。しかも、上記文献に記載の装置のどれも、この装置を太陽熱エバポレータと関連して使用することを意図していない。

【０００４】もちろん、太陽エネルギを利用する水加熱装置は知られており、このような装置が米国特許第4,282,861 号（ローク）に述べられている。ところが、この装置は過熱すべき水を熱伝達媒体として使用しており、このような装置は家庭用または工業用水加熱装置として適切に機能すべく所要効率を有していない。又、特許文献、例えば、英国特許第377398号（ビショップ等）および西独特許第P3325137号（クナベン等）には、管をタンクに取付けた熱交換装置の多くの例が示されているが、これらの開示は熱伝達流体が冷媒等であるヒートポンプ装置に向けられていない。例えば、ビショップ等の特許では、煮沸パンのまわりに水蒸をパイプ移送しているが、このような装置は家庭用水加熱装置に適用するには実用的でない。上記西独特許の場合、この発明は管と熱交換タンクとの間の接触を最大にするように管を成形することに関しており、熱交換媒体は論じられていない。かくして、上記のような特許は液体収容タンクの下部への熱交換管の取付けを開示しているが、冷媒を熱伝達媒体として使用している装置に向けられている前述特許は、熱交換管のこのような限定使用がヒートポンプを使用している装置には適切ではないということを示している。

【０００５】本考案の目的は上記の欠点を解消し、それでも加熱媒体に存在する熱をタンクに収容された水に効率よく伝達し得る熱交換装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

従って、本考案は、熱伝導性を有する材料で形成された壁部を有する水タンクと、タンクの一端に隣接した冷水入口と、タンクの他端に隣接した温水入口と、冷媒流体を移送するようになっていて、タンク壁部の外周に固着された管と、記管の長さと実質的に同じ広がりであり、管及びタンク壁部の一方を他方に実質的に連続的に固着する熱伝導性接合材とを備え、管と熱伝導性接合材は、管内の冷媒流体の凝縮による熱を壁部を介してタンク内に入っている水に伝達するようにタンクの壁部の外面と熱伝導接触しており、タンクのまわりの管は、使用中における管及びタンクの膨張及び収縮中、熱伝導性接合材が破壊する可能性を減じるために張力を受けており、管は前記タンクの前記一端に隣接した位置からタンクの壁部の長さの約７５％を越えない位置まで延びており、周囲条件から熱エネルギーを吸収するための、周囲条件にさらされるように位置決めされたエバポレータを備え、このエバポレータは冷媒流体を移送するための通路を有し、それによって、冷媒流体を前記周囲条件により加熱するようになっており、冷媒流体を管を通してエバポレータに循環させるために、通路及び管に連結されたコンプレッサを備えていることを特徴とする水加熱装置を提供する。

【０００７】上記フィン付き管構造の変更例を考えると、水タンクの外面への冷媒移送管の伝導的接合は、理論上の考察で、他の考察点を正当と認めるには効果的でないと思われるので初めは見捨てられていた。ところで、他の変更例すべてが許容可能な結果を得ることができず、この種類の装置を試験した以後、意外にも、この装置により達成される熱伝達がフィン付き管装置により達成される熱伝達より事実上効果的であることが発見された。しかし、管は水タンクの底部すなわち最も冷たい領域に隣接した部分からタンクの高さの約７５％を越えない位置まで延びるように取付けるべきであることが更に確認された。なぜなら、或る高さより上に管に取付けると、水の頂部分が高温である作動条件下では熱交換装置の熱伝達性を著しくは向上させないということがわかったからである。この結果、もちろん、材料コストが節減される。

【０００８】本考案の好適な実施の形態では、タンクは垂直に起立した円筒形タンクであり、管はタンクの底部に隣接した位置からタンクの高さのほぼ５０％〜７０％の位置まで延びている。この構造は現在のところ好ましいが、管がタンクの高さの５０％〜７５％の位置まで延びている他の構造も申しぶんないことはわかるであろう。同様に、垂直に起立した円筒形タンクを使用するのが現在のところ好ましいが、本考案は円筒形または上記管の湾曲部がタンクの下面または下方に傾斜した表面に取付け他の適当な形成の水平方向に配置されたタンクにも同等に適用できる。タンクの壁部に伝導接触する管の湾曲部は、好ましくは、熱伝達媒体と被加熱水との間の熱伝達を最適にする距離だけ間隔をへだてており、管の少なくとも１つの湾曲部は、好ましくは、冷水入口の下に位置決めされている。

【０００９】管を、はんだなどの熱伝達接合材によって、タンクの壁部の外面に取付けるのがよい。変更例として、管を平らにして、タンクの壁部と接触状態に機械的に保持してもよいが、適切な熱伝達を確保するのに、熱伝達接合材の使用が好ましい。水タンクの壁部は、好ましくは、凹形底壁部および凸形頂壁部を有する円筒形の金属製（例えば、鋼）構成のものであり、管は、好ましくは、タンクおよび管の異なる膨張率により熱伝達接触が失なわれる可能性を減じるために、同じ材料で作られる。

【００１０】

【考案の実施の形態】

図面を参照して説明すると、熱交換装置は水タンク１を備えているのがわかる。この水タンク１は円筒形壁部２と、底壁部３と、凸形頂壁部４と、底壁部３に隣接し、ディフェーザすなわちディバータ６を有する冷水入口５と、頂壁部４に隣接した温水出口７とを有している。底壁部３は凹形として示されているが、望むなら、凸形であってもよい。タンク壁部２の外面には、冷媒Ｒ１２のような冷媒を移送する管８が巻きつけられている。この管８は、好ましくは、図２に示すように、偏平になっていて、横断面がＤ字形になっており、偏平部分はタンク１の壁部２の外面と管８の平坦面との間のはんだ薄膜９などによって、壁部２の表面に熱伝導可能に接合されている。はんだ付け時や、使用中の管およびタンク壁部２の膨張および収縮時に最も可能な接触を確保するために、管８を１２８６Ｎ程度の付与張力下でタンク１のまわりに巻き、張力下でタンク１に固着する。これは、図３に概略的に示す方法で達成することができる。

【００１１】図３に示すように、タンク１を回転テーブル２０に支持し、この回転テーブル２０をモータ２１によってギヤボックス２２およびチェーン駆動体２３を介して回転駆動する。適当長さの管８を供給ローラ２４によって供給し、変形ローラ２５によって図２に示すＤ字形に変形する。供給ローラ２４および変形ローラ２５は供給スクリュ２６に係合するナットを有する組立体の一部をなしている。供給スクリュ２６をモータ２７によって回転駆動して、組立体をテーブル２０の回転に対して所要速度でタンク１に沿って上方へ移動させ、相隣る湾曲部間に所要間隔をあけて管８をタンクに巻きつける。図４に、より詳細に示すように、変形ローラ２５は刻み付きローラ２８および溝付き支持ローラ２９を有している。これらのローラ２８，２９はギヤ３０，３１によって駆動され、これらのギヤはピンチローラ２４と同じ速度で駆動され、管８を同一速度で供給し、変形するようになっている。ピンチローラ２４およびローラ２８，２９は図４に３２で示すもののようなブレーキパッドによって自由回転しないように拘束されている。引張ナット３４によって調整可能に圧縮されているばね３３によりブレーキパッド３２を締めつけてローラ２９およびギヤ３０と係合させることによって、管に加えられる張力を調整することができる。

【００１２】本実施の形態では、管８を固定すべきタンク１の部分を清浄し、公知な方法で銅フラッシュを付着する。次いで、管８をスポット溶接によりタンク壁部２の底部に固定し、次に図２に示す機構を使用して管８をタンクのまわりに巻く。管８をタンク１に巻いているとき、錫／鉛はんだペースを管８の平坦部分に付け、いったん管を完全に巻いたならば、管８の上端をスポット溶接によりタンク１の壁部２に固定して、管８を張力下に保つ。次いで、管８を取付けたタンク１をオーブンで加熱してはんだを融解し、管８とタンク１の壁部２との間における熱伝達接合部の形成を完了する。管８は底壁部３に隣接した位置からタンク１の全高さのほぼ３分の２の位置まで延び、壁部２に熱交換表面５を形成している。管８の最も下の湾曲部は冷水入口５の下に位置決めされており、冷水入口５は通常、低温であり、これにより冷媒の過冷を引起し、それにより冷媒を移送するのに十分、安定にする。管８はオーストラリア特許第509901号に記載の一般型の太陽熱昇圧式ヒートポンプ（後述の図５）に連結されているが、その装置の変更例を後述の装置において行ったことを述べておく。すなわち、他の形態のヒートポンプを使用することもでき、また管８で移送される熱交換媒体を所望に応じて変えることもできる。

【００１３】冷媒移送管８をタンク１の外面に取付けることによって、二重壁効果が自動的に達成され、関連した水当局により要求され、冷媒移送管が水と関連するところに二重壁管を必要とする保護が満たされることはわかるであろう。好ましくは、管８およびタンク１は、共に同様な材料で作られ、または、少なくとも同様な熱膨張率を有する材料で作られる。この場合、管８およびタンク１は鋼又はステンレス鋼で作製される。例えば、管はブンディウェルド鋼管であってもよく、タンク１は軟鋼で作られてもよい。前述のように、管８とタンク１との間の熱接合は張力下でタンク１のまわりに管８を溶接することにより保たれる。熱膨張率のわずかに異なる材料を使用する場合、これらの材料の異なる膨張／収縮率は上記方法における管８の溶接張力を増大することによって補償される。いずれの場合にも、張力下の管の溶接により、使用中に膨張および収縮により引起される材料の屈曲にもかかわらず、熱接合が保たれる。

【００１４】更に、上記の熱交換構造は、析出可能な汚染物を含有しそうな水などの流体Ａの場合に使用するのに非常に適している。なぜなら、熱交換表面Ｓの大部分が垂直であり、それにより熱交換表面の析出物の堆積が解消される。また更に、熱交換表面Ｓは、ガラス質エナメルのような塗膜の適用を考慮するのに十分拡大されているが、それでも熱伝達係数と表面積との積を有効レベルに保ち、かつ被加熱流体Ａと熱交換表面Ｓとの温度差を最小にする。熱交換表面Ｓの面積は、下記の相反する要件間の最良の妥協をもたらすように選択される。（ａ）熱交換表面が上記のように、実質的に垂直であるか、下方に向いているか、あるいは下方に傾斜しているという要件。（ｂ）被加熱流体Ａ中の熱束密度を流体中の不安定な成分の不安定化を防ぐのに十分低くし、それにより、熱交換表面Ｓと流体Ａとの最大の温度差を制限して、表面と接触している流体Ａが或る臨界不安定化温度に達するような温度まで局部的に加熱されないようにする必要があるという要件。（ｃ）熱交換表面Ｓが容器の最も冷たい領域にあるように出来るだけコンパクトであるべきであるという要件。

【００１５】要件（ｃ）によれば、熱交換器が、冷媒Ｂと流体Ａとの間に熱が伝えられているときの温度が流体Ａの最も冷たい降下温度に出来るだけ近いような一部である装置の不可逆性を最小にする。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減小される。この容量は流体Ａの末端使用者に提供する用意のできた流体の貯蔵容量として機能する。熱交換器をコンパクトかつ効率的にすることができるためには、必要なら、適切な流体側表面積Ｓ、熱伝達媒体側表面積Ｔ、熱伝達係数、熱交換器フィンの効率、および適切な受動貯蔵をもたらすように、管８の湾曲部間の間隔および冷媒または他の熱交換流体Ｂの流量を最適にしなければならない。この最適化の要件は常に妥協であって、装置の大きさおよび使用中の流体に大いに依存している。好適な実施例で示す装置としては、１５２０ｍｍほどの容器の高さ、１０００ｍｍの表面高さＳおよび５５ｍｍの湾曲部間隔を有する装置を選んだ。

【００１６】一般には、上記好適な実施例の設計手順を次の如く要約することができる。すなわち、受動貯蔵容量要件および流体Ａの層別を考慮して、所望の全熱束を伝えるのに有効な面積の減小によって引起される表面前後の熱伝達温度差の増大によって上記利点が無効にされるまで、表面積Ｓを出来るだけコンパクトにする。そこで、内部管熱伝達、管−壁部接合部の伝導およびフィン効率の考慮を伴う既存の工学設計手順により、熱交換器表面Ｓの外面上の管の間隔および寸法規則を定める。この場合、間隔の算定の結果、設計のなお一層の最適化が表面積Ｓについての或る妥協により可能であれば、定められた表面積Ｓの再検討が必要であることもある。

【００１７】まだ十分に加熱したり冷却したりしなければならない流体との混合により流体の貯蔵容量の低下を回避するには、異なる温度で、ある流体の層別を出来るだけ促進すべきである。この目的で、入口導管および出口導管は流体Ａを攪拌することによって混合を促進しないように構成されている。また、低温導管５はタンクの底部に位置決めされており、高温導管７はタンクの頂部に位置決されている。攪拌の低下を達成するには、入口導管５の軸線が層別の軸線と直角であることは気づくであろう。また、混合および攪拌を更らに低減するために、冷水入口５には、下向きのディフューザ／ディフレクタ６が使用され、温水出口７には、上向きのディフューザ／ディフレクタ６ａが使用される。熱交換器は、好ましくは、向流原理を具体化するように構成すべきであろう。何故なら、これにより熱伝達を更らに向上させるからである。図示の実施例では、冷媒Ｂがコイル状管８の頂部から底部まで流れることはわかるであろう。

【００１８】図５には、好適な太陽熱昇圧式ヒートポンプ型水加熱装置が概略的に示されており、この装置は本考案を具体化する熱交換装置を有しており、タンク１および冷媒移送管８は断熱発泡体１１を有するハウジング１０内に包囲されている。便宜上、ヒートポンプ装置のコンプレッサ１２および受器／フィルタ／ドライヤ１３がタンクハウジング１０の頂部に位置決めされた冷却胴部１４に設けられている。この構成によれば、コンプレッサおよび受器を通常のようにタンクハウジングの下に位置決めし得るようにハウジング１０を高い位置で支持する必要が回避され、それにより構成コストを低減する。コンプレッサ１２は、好ましくは、回転コンプレッサであるが、装置の効率を著しくは低下させることなしに、他の形態の冷媒コンプレッサを使用してもよい。回転コンプレッサはその作動が比較的円滑で、より静かであるため、好ましい。しかも、回転コンプレッサは、その吸入側で液体のスラグを受入れることができるが、それに対して、他の種類のコンプレッサは、このようなスラグを受入れるのが非常に困難である。これらのスラグは、太陽熱昇圧式ヒートポンプでは、天候条件の変化の結果生じる温度の急激変化により発生する。

【００１９】装置からの熱損失を最小に減小させるために、コンプレッサ１２は好ましくは外側で断熱されている。かかる外側断熱により引起される熱発生を補償するために、コンプレッサは、冷媒をコンデンサまたは受器の出口から、好ましくは、制御弁、キャピラリ管または固定オリフィス（図示せず）により制御されるバイパス管路を経て直接、入口吸入管路またはシリンダの吸入側に流入させることによって冷却される。これを達成するための一構造を図４に概略的に示してあり、この構造は断熱ケーシング１２Ｂ内に包囲されたシリンダ１２Ａを備えており、このシリンダ１２Ａは転動ピストン１２Ｃおよび羽根１２Ｄを収容している。冷媒液管路からコンプレッサ１２への吸入管路１２Ｇまで液体注入管１２Ｅが連結されている。この構造によれば、大気に常時廃熱される熱はコンデンサを経てタンク中の水に送られる。図６に示す構造は、市販のコンプレッサに使用する場合に、シリンダへ直接注入するときよりも確実に作動することがわかった。

【００２０】この装置は、サーモスタットＴを有するサーモスタット制御装置を備えている。サーモスタットのより複雑な変形例が可能であり、これらの変形例は下記のことを含む。（ａ）日光の程度に依存する可変または双サーモスタットの設定。（ｂ）ユニットが稼動しているとき、蒸発温度を検知し、この検知温度を、サーモスタット設定点を上昇させるかあるいは降下させる潜在動作の指示として使用する。上記装置の全体目的は、夜間よりも、昼間の方が水を高温に上昇させることによって、装置を日中、稼動するように付勢することである。更に、サーモスタットの設定点を太陽放射熱と周囲空気の温度との関数にすることによって精巧化が可能であるが、この場合、冬期、水の適切な温度に達するように制御機能を必要とする。同様に、主に低料金（最大出力でない）期間に作動するように装置を付勢することも可能である。

【００２１】コンプレッサ１２および受器１３は太陽にさらされる位置に配置される一連の太陽熱エバポレータ板１５に連結されている。各エバポレータ板は多数の冷媒通路１６を有しており、これらの通路１６は、好ましくは、図７に示す構成で配列されている。各エバポレータ板１５は、当業界で周知であるいわゆるロールボンド（商標）法により通路１６の領域における以外、２板の金属板を互いに接合することにより作られる。エバポレータ板は薄板金属で形成されるので、各エバポレータ板は、図８の断面正面図に示すように、外方に湾曲された断面形状で支持される。この外方湾曲断面形状は断熱発泡体成形物１７を各板１５の背後に位置決めすることによって維持され、この組立体は、図５および図８に示すように、２つの受台により支持されている。各エバポレータ板１５はその各長さ方向縁部に沿って角部分１８を形成することによって、更に強化される。上記のエバポレータ板構造は、エバポレータ板を住居の屋根に取付けた場合に出合う種類の風力に耐えるその能力を評価するために行った耐風試験で、良好に機能するとわかった。

【００２２】図７からわかるように、各エバポレータ板には、３つの別々の平行な冷媒通路１６が形成されており、これらの通路は各端部がマニホルド１９により連結されており、マニホルド１９には、冷媒管路（図示せず）が連結されている。図５に示すように、板１５は、第１板の出口マニホルドが第２板の入口マニホルドに連結されるように、また、以下同様となるように、直列に連結されている。更に、図５からわかるように、板の一端のマニホルドに連結された第１通路は板の他端のマニホルドに連結された最後の通路であり、それにより、平行な通路１６における冷媒の流れを均等化するのを助長している。流れの均等化を更に助長するために、各接合部の後方でマニホルドの横断面積が減らされている。この構造は、マニホルド前後の所定の設計圧降下を可能にするために、マニホルドおよびその接合部の横断面積を最小にしている。この結果、他のロールボンドエバポレータに使用される代表的なハチ巣型ディストリビュータの性能と比較して、所定の冷媒圧降下のための破裂圧が向上される。

【００２３】これらの特徴により、このエバポレータ板はエバポレータ前後の高い圧力降下を受けることなしに、Ｒ２２のような蒸発圧の高い冷媒の場合に使用することができる。しかも、通常、最も下方の通路を好んで選択させる重力によって、通路１６間の流れの均等化が比較的影響されない場合、エバポレータを、通常望まれるように、下方傾斜角で取付けることができる。冷媒流体は通常そうであるように、各板１５の底部にではなく、その頂部に送り出され、これにより冷媒の使用はより少ない量でよい。なぜなら、底部流入の場合がそうであるように、板を溢流する必要がないからである。他の利点としては、オイルが底部流入の場合のように板の底部に溜まる傾向がないので、オイルの確実な戻りが達成される。冷媒の頂部流入と、冷媒の高速循環とにより、液状流体の環状の流れを引起し、それにより板から流体への熱伝達を向上させる。この作動モードでは、冷媒ガスは液状流体環内を流れる。

【００２４】装置が重力によりコンプレッサの吸入部へ流れ込まないように停止している間、板１５内に液体が溜まらないようにするために、冷媒をコンプレッサに戻す前に液体トラップを設ける。このトラップは、作動中、オイルが冷媒ガスとともに運ばれるように寸法決めしなければならない。通常そうであるように、エバポレータ板１５にではなく、冷媒胴部１４の内側に液体管路のＴＸ弁が位置決めされていることは、図５からわかるであろう。この位置におけるＴＸ弁の位置決めの補償を考慮しなければならないが、弁はこの位置では良好に機能し、また、この位置における弁の位置決めによって装置の製造が簡単になるということがわかった。ＴＸ弁は、好ましくは、内部均等化され、かつ負の過熱設定点への設定によって適切な過熱をもたらすように付勢されている。

【００２５】エバポレータ板は、上記の実施例では太陽にさらされる位置に設けられている場合について示されているが、周囲温度が高い領域またはタンクを屋根の上、あるいは太陽に少なくとも一部さらされる他の位置に取付けることができるような領域で、周囲巻き構成で、図５に破線で示すようにハウジング１０の外側に設けてもよい。このような状態では、ヒートポンプは少なくとも一部が空気源ヒートポンプとして作用する。ニューサウスウエルズ大学の太陽エネルギ研究室で行った試験において、上記の好適な実施例による水力加熱装置構造を有する太陽熱昇圧式ヒートポンプ型水加熱装置を、上記種類のフィン付き熱交換器構造を有する太陽熱昇圧式ヒートポンプ型水加熱装置と比較した結果、本考案を具体化する熱交換器を有する水加熱装置の性能の平均係数は、事実的に同一の試験条件の場合に従来の構造のものよりほぼ１1.２％良好であったことがわかった。この試験結果は次の如く要約することができる。旧型ユニット（フィン付き管コンデンサ挿入）試験期間：１９８５年５月３日〜３１日（２９日間）平均周囲温度：１５．８°Ｃ平均太陽放射熱：１２．７ＭＪ／m²／日性能の平均全系係数：２．４８新型ユニット（シリンダのまわりにコンデンサコイルを巻いてなる）試験期間：１９８５年７月３日〜３１日（２９日間）平均周囲温度：１２．４°Ｃ平均太陽放射熱：１３．７ＭＪ／m²／日性能の平均全系係数：２．７６両期間とも、太陽熱ヒートポンプの作動について事実上同一の試験条件とした。７月には、わずかに低い平均周囲温度と、わずかに高い平均太陽放射熱とを組合せて均衡化し、ほとんど同じ気候条件とした。

【００２６】ところが、７月に達成されたＣＯＰは５月の数値よりほぼ１１．２％向上していた。両方の場合とも、同一負荷模型での平均水排出温度はほぼ５７°Ｃであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を具体化する水加熱装置に使用するのに
適した熱交換器を有する水タンクの部分断面正面図であ
る。

【図２】管の取付けを示すタンクの一部の拡大部分断面
正面図である。

【図３】管をタンクに取付けるための機構の概略正面図
である。

【図４】図３に示す管変形ローラの拡大概略正面図であ
る。

【図５】本考案を具体化する太陽熱昇圧式ヒートポンプ
型水加熱装置のレイアウトを示す概略図である。

【図６】図５の装置に使用されるコンプレッサを冷却す
る構造を示す概略図である。

【図７】図５の装置に使用される太陽熱コレクタの冷却
通路のレイアウトを示す概略図である。

【図８】図５の装置に使用される太陽熱エバポレータ／
コレクタのうちの１種の断面側正面図である。

【符号の説明】

１水タンク２円筒形壁部３底壁部４凸形頂壁部５冷水入口６ディフューザ／ディフレクタ７温水出口８管９はんだ薄膜１０ハウジング１１断熱発泡体１２コンプレッサ１２Ａシリンダ１２Ｂ断熱ケーシング１２Ｃピストン１２Ｄ羽根１２Ｅ液体注入管１２Ｇ吸入管路１３受器１５太陽熱エバポレータ板１６冷媒通路１７断熱発泡体成形物１９マニホルド２０回転テーブル２２ギヤボックス２４供給ローラ２５変形ローラ２６供給スクリュ２７モータ２８ローラ３０ギヤ３２ブレーキパッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者イアンディーロバーツオーストラリア国ビクトリア州 3131 ヌナワディングリネットストリート６ (72)考案者クリストファーダブリューエスディクソンオーストラリア国ビクトリア州 3186 ブライトンファーリーグローヴ１

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】熱伝導性を有する材料で形成された壁部
を有する水タンクと、前記タンクの一端に隣接した冷水入口と、前記タンクの他端に隣接した温水入口と、冷媒流体を移送するようになっていて、前記タンク壁部
の外周に固着された管と、前記管の長さと実質的に同じ広がりであり、前記管及び
前記タンク壁部の一方を他方に実質的に連続的に固着す
る熱伝導性接合材とを備え、前記管と前記熱伝導性接合
材は、前記管内の冷媒流体の凝縮による熱を前記壁部を
介して前記タンク内に入っている水に伝達するように前
記タンクの前記壁部の外面と熱伝導接触しており、前記
タンクのまわりの前記管は、使用中における前記管及び
前記タンクの膨張及び収縮中、前記熱伝導性接合材が破
壊する可能性を減じるために張力を受けており、前記管
は前記タンクの前記一端に隣接した位置から前記タンク
の前記壁部の長さの約７５％を越えない位置まで延びて
おり、周囲条件から熱エネルギーを吸収するための、周囲条件
にさらされるように位置決めされたエバポレータを備
え、該エバポレータは前記冷媒流体を移送するための通
路を有し、それによって、前記冷媒流体を前記周囲条件
により加熱するようになっており、前記冷媒流体を前記管を通して前記エバポレータに循環
させるために、前記通路及び前記管に連結されたコンプ
レッサを備えていることを特徴とする水加熱装置。
【請求項２】前記タンク壁部は金属製であり、前記管
は、前記タンク壁部と実質的に同じ熱膨張率を有する材
料で作られていることを特徴とする、請求項１に記載の
水加熱装置。
【請求項３】前記タンクは垂直に起立する円筒形タン
クであり、前記管は、前記タンクの底部に隣接した位置
から前記タンクの高さのほぼ５０％〜７０％の位置まで
延びていることを特徴とする、請求項１に記載の水加熱
装置。
【請求項４】前記管は、前記タンクの高さのほぼ６６
％の位置まで延びていることを特徴とする、請求項１に
記載の水加熱装置。
【請求項５】前記管の少なくとも１巻きが、前記冷水
入口より下に位置決めされていることを特徴とする、請
求項１に記載の水加熱装置。
【請求項６】前記エバポレータが、パネルを形成する
平らな熱伝導性板材料を備え、前記パネルは前記冷媒流
体を熱伝導関係で前記パネルと循環させる複数の通路を
有しており、前記通路の両端の各々に設けられかつこの
両端のうちの一方を他方に連結するマニホルド通路を構
成する手段を備え、前記パネルの一端で前記マニホルド
通路に最初に連結される通路は、前記パネルの反対端で
前記マニホルド通路に最後に連結されていることを特徴
とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の
水加熱装置。
【請求項７】前記エバポレータが、太陽熱コレクタパ
ネルを備え，前記太陽熱コレクタパネルは前記冷媒流体
を熱伝導関係で前記パネルと循環させる前記通路を有し
ており、前記冷媒流体を前記コレクタの通路に流入させ
るための、前記コレクタの入口を構成する手段を備え、
前記パネルは支持体に固着されており、該支持体は、前
記パネルの有効強度を増大させるために前記パネルを外
方に湾曲した形状で保持していることを特徴とする、請
求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水加熱装
置。
【請求項８】前記コレクタは、一端が他端より高くし
て配置されており、前記コレクタの前記冷媒流体入口は
前記高い方の端部に位置決めされており、前記パネルは
熱伝導性板材料で形成されていることを特徴とする、請
求項６又は請求項７に記載の水加熱装置。
【請求項９】前記タンクを取り囲む断熱ケーシングを
備え，前記コンプレッサは前記ケーシングの頂部に位置
決めされており、更に、前記コンプレッサを外側で断熱
するための手段を備えていることを特徴とする、請求項
１から請求項８のいずれか１項に記載の水加熱装置。