加熱された液体のための自稼動力ポンプ、流体を加熱し、保存するタンク及び、それを使用する流体加熱システム
一態様では、加熱された液体のための自稼動力ポンプが提供される。ポンプは加熱された液体を収容するための気密容器を含む。加熱された液体の吸気管は、端部が容器内にあるように容器内に上に延びる。加熱された液体の排気口は吸気管の端部より低い。呼吸パイプは、端部が容器内にあり、且つ排気口及び吸気口の端部の両方より高く、且つ容器の上端の内面より低いであるように、上向きに伸びる。呼吸パイプの反対端は、容器外にあり、容器のベースより低く、且つ反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された液体に沈み得るように、開放された容器に収容される。自稼動力ポンプを組み込む流体又は液体を加熱するシステムは、ポンプのための外部パワーを使用せずに動作することができる。他の態様では、流体を加熱し、保存するタンクが提供される。タンクは、主流体の吸気口、主流体の排気口、及び主液から隔離されて副流体を保存タンクを通して流すための装置を有する主流体のための保存タンクを含む。装置は第1及び第2の管及び熱交換器を含む。第1管は、保存タンクを介して延び、端部が保存タンクの壁にある第1及び第2の取り付け部分に取り付けられる。第2管も保存タンクを介して延び、端部が保存タンクの壁にある第3及び第4の取り付け部分に取り付けられる。熱交換器は、保存タンク内に配置され、第1及び第2の管との間に流体を連結する。タンクは、1つ以上の姿勢に立つことができる。流体を加熱し、保存するタンク、及びヒーターを含む流体を加熱するシステムは、実施形態によって、太陽電池ヒーターであり得るヒーターを介して副流体を循環するためのポンプを使用したり、しなかったりする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書は、加熱された液体のための自稼動力ポンプ(self-powered pumps)に関する。また、本明細書は、タンク内に保存された流体を加熱するのに使用され得る熱交換器を有する流体保存タンクに関する。更に、本明細書は、この構成部品のいずれか一方又は両方を使用する流体加熱システムに関する。
【背景技術】
【0002】
太陽電池水ヒーターシステムは、一般的に2つの主構成部品を有する流体加熱システムの種類である。第1構成部品は、複数の真空管及び移動される加熱された流体を一時的に保存するための断熱された容器を含み得る、太陽電池を使用して水を加熱するための太陽電池パネルである。第2構成部品は、加熱された水を保存するための保存タンクである。上昇する傾向にある加熱された水が自然に、ポンプを使用することなく、保存タンク内に溜まるように、保存タンクをパネルの上に配置することは一般的である。しかし、この配置は様々な不利な点がある。先ず、保存タンクが重いことがあるので、パネルの上にタンクを配置するのは、システムの上部が重くなり、従って強い風等において不安定になることを引き起こす。また、タンクが見苦しく思われ得る。
【0003】
この不利な点を考慮して、保存タンクが太陽電池パネルより低い配置された太陽電池水加熱システムが展開されている。これは、ホース又は管を介してパネルと保存タンクとの間で水を循環する電気ポンプの使用によって一般的に実現される。このようなシステムは、ポンプが外部パワー(すなわち、電気)を消費し、且つ設備、取り付け及び作動に関する費用が増加し得る制御システムを必要とするという不利な点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
いくつかの太陽電池水ヒーターシステムは、互いに隔離されている、主液と副液の2つの液体の種類を使用する。主液は、システム内で加熱される水、例えば、飲用に供するための水である。副液は、太陽電池パネル内で加熱される、熱が熱交換器によって主液に移動される、他の液体である。副液は、一般的に、水の氷点より低い氷点である。これは、寒冷気候において、パネルが凍害を受ける危険性を制限するためである。副液は、例えば、普通の自動車用フロントガラス洗浄液に使用されるエチレングリコール又はエタノール溶液であってもよい。熱交換器は、主液と副液との間に流体が連結されなく、副液から主液に熱を移動するために使用される。熱交換器は、主液保存タンク内に収容される。このようなタンクにおいて、作用中に熱交換器の振動は構造的完全性を脅かすことがあり、漏れの危険を冒す。更に、この種類の知られている液体保存タンクは、一般的に、特定の消費者に適されない所定の姿勢で取り付けられ得る。
【0005】
外部パワーを使用せず、加熱された液体のためのポンプは好ましい。また、より振動に耐えることができる、1つ以上の姿勢で取り付けられ得る、流体を加熱し、保存するタンクは好ましい。最後に、この構成部品のいずれか一方又は両方を使用する流体加熱システムは好ましい。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本明細書の一態様によれば、ベースと上端を有する、前記加熱された液体を収容するための気密容器と、吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、加熱された液体の吸気管と、前記吸気管の前記端部より低い前記気密容器からの、加熱された液体の排気口と、端部が前記気密容器内にあり、前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高く、且つ前記気密容器の前記上端の内面より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い前記呼吸パイプと、前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された液体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、を含む加熱された液体のための自稼動力ポンプが提供さている。
【0007】
本明細書の他態様によれば、主流体の吸気口と主流体の排気口と副流体の吸気口及び副流体の排気口とを有する主流体のための保存タンクと、前記保存タンク内に配置された、前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して液体である副流体を流すための、前記副流体の吸気口と前記副流体の排気口との間に流体を連結し、熱交換器を含む装置と、を含む流体を加熱し、保存するタンクと、副流体のための吸気口及び副流体のための排気口を有する、前記流体を加熱し、保存するタンクより高い、前記副流体のためのヒーターと、前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口から前記ヒーターの吸気口へ副流体を流すための戻し導管と、ポンプが前記ヒーターの排気口のレベルより高い、液体である前記副流体のための自稼動力ポンプであって、ベースと上端を有する、前記副流体を収容するための気密容器と、吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、副流体の吸気管と、前記吸気管の前記端部より低い、前記気密容器からの、副流体の排気口と、前記呼吸パイプの端部が前記気密容器内にあり、前記自稼動力ポンプの前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高く、且つ前記気密容器の前記上端より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い呼吸パイプと、前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された副流体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、を含む自稼動ポンプと、前記ヒーターの排気口から前記自稼動力ポンプの前記副流体の吸気管へ副流体を上に流すための導管と、前記自稼動力ポンプの排気口から前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、を含む流体を加熱するシステムが提供さている。
【0008】
本明細書の他態様によれば、前記液体のための吸気口及び前記液体のための排気口を有する、前記液体を加熱するためのヒーターと、ポンプが前記ヒーターの排気口のレベルより高い、前記加熱された液体を送るための自稼動力ポンプであって、ベースと上端を有する、前記加熱された液体を収容するための気密容器と、吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、加熱された液体の吸気管と、前記吸気管の前記端部より低い、前記気密容器からの、加熱された液体の排気口と、前記呼吸パイプの端部が前記気密容器内にあり、前記自稼動力ポンプの前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高く、且つ前記気密容器の前記上端より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い呼吸パイプと、前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された液体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、を含む流体を送るための自稼動力ポンプと、前記ヒーターの排気口から前記自稼動力ポンプの前記加熱された液体の吸気管へ加熱された液体を上に流すための導管と、を含む液体を加熱するシステムが提供さている。
【0009】
本明細書の他態様によれば、主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通って副流体を流すための装置であって、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、前記第1管と前記第2管との間に流体を連結する、且つ前記保存タンク内に配置された熱交換器と、を含む装置と、を含む流体を加熱し、保存するタンクが提供さている。
【0010】
本明細書の他態様によれば、流体を加熱し、保存するタンクであって、主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して液体である副流体を流すための装置であって、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、前記第1管と前記第2管との間に流体を連結する、且つ前記保存タンクないに配置された熱交換器と、少なくとも前記第1又は第2取り付け部分のいずれか一方は、副流体の吸気口として機能し、少なくとも前記第3又は第4取り付け部分のいずれか一方は、副流体の排気口として機能すること、を含む液体である副流体を流すための装置と、を含む流体を加熱し、保存するタンクと、前記副流体のための吸気口及び前記副流体のための排気口を有する、前記副流体のためのヒーターと、前記ヒーターの排気口から流体を加熱し、保存するタンクの副流体の吸気口へ、且つ流体を加熱し、保存するタンクの副流体の排気口からヒーターの吸気口へ前記副流体を循環するためのポンプと、を含む流体を加熱するシステムが提供さている。
【0011】
本明細書の他態様によれば、流体を加熱し、保存するタンクであって、主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して液体である副流体を流すための装置であって、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、前記第1管と前記第2管との間に流体を連結する、且つ前記保存タンクないに配置された熱交換器と、少なくとも前記第1又は第2取り付け部分のいずれか一方は、副流体の吸気口として機能し、少なくとも前記第3又は第4取り付け部分のいずれか一方は、副流体の排気口として機能すること、を含む液体である副流体を流すための装置と、を含む流体を加熱し、保存するタンクと、吸気口及び排気口を有する、前記流体を加熱し、保存するタンクより高い、前記副流体のためのヒーターと、前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口から前記ヒーターの吸気口へ副流体を流すための戻し導管と、ポンプが前記ヒーターの排気口のレベルより高い、前記副流体のための自稼動力ポンプであって、ベースと上端を有する、前記副流体を収容するための気密容器と、吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、副流体の吸気管と、前記吸気管の前記端部より低い、前記気密容器からの、副流体の排気口と、前記呼吸パイプの端部が前記気密容器内にあり、前記自稼動力ポンプの前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高い、且つ前記気密容器の前記上端の内面より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い呼吸パイプと、前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された副流体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、を含む自稼動力ポンプと、前記ヒーターの排気口から前記自稼動力ポンプの前記副流体の管へ副流体を上に流すための導管と、前記自稼動力ポンプの排気口から前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、を含む流体を加熱するシステムが提供さている。
【0012】
本明細書の他態様によれば、流体を加熱し、保存するタンクであって、主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して副流体を流すための装置であって、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、前記第1管と前記第2管との間に流体を連結し、且つ前記保存タンクないに配置された熱交換器と、を含み、少なくとも前記第1又は第2取り付け部分のいずれか一方は、副流体の吸気口として機能し、少なくとも前記第3又は第4取り付け部分のいずれか一方は、副流体の排気口として機能する、副流体を流すための装置と、を含む流体を加熱し、保存するタンクと、前記副流体のためのヒーターであって、前記ヒーターは副流体の吸気口及び副流体の排気口を有し、前記ヒーターの前記副流体の吸気口は前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口より低い、前記ヒーターの前記副流体の排気口は前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口より低い前記副流体のためのヒーターと、前記ヒーターの前記副流体の排気口から前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口から前記ヒーターの副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、を含む流体を加熱するシステムが提供さている。
【発明の効果】
【0013】
本明細書の他の態様及び特徴は、図面を参照すると共に下記の発明を実施するための形態の説明を検討すると、当業者に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】加熱された液体のための自稼動力ポンプ及び流体を加熱し、保存するタンクを使用する例示的な流体加熱システムの概略側面図である。
【図2】加熱された液体が膨張された場合の図1のポンプの概略図である。
【図3】加熱された液体が縮小された場合の図1のポンプ装置の概略図である。
【図4】図1に比べて代替の流体加熱システムに使用される、流体を加熱し、保存するタンクの断面図である。
【図5】図4の保存タンクの概略図である。
【図6】図1に比べて代替の流体加熱システムに使用される、流体を加熱し、保存するタンクの断面図である。
【図7】図6の保存タンクの概略図である
【図8】代替の流体加熱システムの実施形態の断面図である。
【図9】図1の流体を加熱し、保存するタンクを使用し、ポンプを必要としない、他の例示的な流体加熱システムの概略側面図である。
【図10】内部構造が図1に比べて異なった流体を加熱し、保存するタンクの図である。
【図11】図1に示されるポンプに比べて代替のポンプの概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図1を参照するに、主液(例えば、飲用に供するための水)を加熱するために適している例示的な液体加熱システム10は作用中の概略側面図として示している。システム10は、副液を加熱するためのヒーター12と、加熱された副液を送るための自稼動力ポンプ14(以下、都合上のために、「ポンプ14」と呼ぶ)と、熱交換器46を中に有し、且つ、流体を加熱して保存するタンク16(以下、流体加熱/保存タンク16と呼ぶ)と、を含んでいる。ヒーター12、ポンプ14及び流体加熱/保存タンク16内の熱交換器46は、システム10内に「ループ」、つまり、副液が循環できる閉回路を形成するように、相互に連結している。図1において、ヒーター12、ポンプ14及び流体加熱/保存タンク16の相対的なサイズは正確な縮尺ではない。例えば、ポンプ14は、ヒーター12及び流体加熱/保存タンク16より小さくてもよい。
【0016】
ヒーター12は、液体を加熱するために、例えば、太陽電池パネル、ガスヒーター等、如何なる適切な装置であってもよい。加熱すべき副液を保持するための容器(不図示)を含む。副液は、氷点が水より低い液体、例えば、エチレングリコール又はエタノール溶液、であってもよい。ヒーター12が太陽電池パネルである場合、寒冷気候において、複数のガラスの真空管を含み得るパネルが凍害を受ける可能性を低減する状況かもしれない。ヒーター12によって加熱される副液は、上昇する傾向があるので、ポンプ14に向かって、導管17を通って、吸気管18内に、上向きに流れる。
【0017】
ポンプ14は、加熱された副液を、ヒーター12の排気口より低い流体加熱/保存タンク16内の熱交換器46に送る装置である。ポンプ14は自稼動力ポンプ(self-powered pump)であり、すなわち、加熱された液体を送るために、外部パワーが必要ではない。ポンプ14は、例えばガラス又は鋼鉄のような剛体材料から作られる、加熱された副液を収容するのに適した、気密容器20を含む。気密容器は、断熱の気密容器であってもよい(例えば、真空によって断熱の気密容器)。容器は、示された実施形態において略平らなベース22(しかし、他の実施形態において平らなベースに限定されない)と、上端23を含む。吸気管18は、吸気管の端部24が容器20内にあるように、ベース22を通って、気密容器20内に上向きに延びる。示された実施形態において排気管30として示された容器20からの加熱された液体の排気口28は、吸気管18の端部24より低い。導管31は排気管30の他の端部を流体加熱/保存タンク16の入り口に連結する。
【0018】
呼吸パイプ32は、端部34が容器内にあり、かつ、排気口28及び吸気管18の端部24の両方より高いように、容器20のベース22を通って上向きに伸びる。また、端部34は、ポンプ14が使用されている間、容器20の液体の上に気体60(例えば、空気と、ガス状又は蒸気状の副液)を維持するように、容器20の上端23の内面から離れる。呼吸パイプ32の反対端36は、容器20の外にあり、ベース22の下である。端部36は、作用中にさまざまなレベルの副液を収容し得るように開放された容器38(つまり、大気に開放された)内に収容される。端部36は、ポンプ14の作用中に沈むように、容器38の縁37より低い。これは、システム10からの蒸発を制限する機能がある。しかし、端部36が液体に沈まなくても、システム10はある程度の時間(例えば、起動する時に)動作することができる。容器38は断熱の容器であってもよい。
【0019】
気密容器20のベース22は円形もよい。この場合、吸気管18、排気管30及び呼吸パイプ32がベース22を通る位置は、抽象的な、ベース22に重ねた正三角形の頂点のように配置してもよい。
【0020】
流体加熱/保存タンク16は、熱交換器で副液によって加熱されるべく主液(この場合は水)を収容するためのものである。流体加熱/保存タンク16は、主液のための収容タンク39を含む。タンク39は、加熱されるべく主液のための吸気口40と、加熱後の主液のための排気口42を含む。また、収容タンク39は、副液をタンクを通して流すための装置を含む。装置は、収容タンク39を通って延びる第1パイプ49及び第2パイプ50を含む。第1パイプ48の1つの端部はタンク39の壁にある第1の取り付け部分52に取り付けられ、第1パイプ48の他の端部はタンク39の壁にある第2の取り付け部分54に取り付けられる。同様に、第2パイプ50の1つの端部はタンク39の壁にある第3の取り付け部分58に取り付けられ、第2パイプ50の他の端部は壁にある第4の取り付け部分60に取り付けられる。本実施形態において、パイプ48と50は略平行であるが、これは必須ではない。示された実施形態において、第1と3の取り付け部分52と58はタンク39の1つの壁にあって、第2と第4の取り付け部分54と60は対壁に配置される。これはすべての実施形態において必ずしも必須ではない。熱交換器46はタンク39内に配置し、パイプ48と50の流体を連結する。熱交換器46の目的は、熱交換器46を通って流れる副液からタンク39内の主液に、熱を伝えることでる。図1において、熱交換器46は複数の放射する羽根として示されたが、他の実施形態において他の形式になることができる(例えば、コイル)。
【0021】
組み合わせとして、図1に示された実施形態のパイプ48、50及び熱交換器46は、H状(又、以下説明するように、N状)の形になる。これはすべての実施形態において必ずしも同じではない。例えば、もしパイプ48,50は略平行でなければ、且つ、熱交換器46は略真っ直ぐでなければ、構造体は、H状又はN状の形にならない可能性がある。図1の熱交換器46の上、下にあるパイプ48の部分はそれぞれ、パイプ48の脚64、脚68と呼ぶ。図1の熱交換器46の上、下にあるパイプ50の部分はそれぞれ、パイプ50の脚70、脚72と呼ぶ。脚64、68の長さは同じでなくてもよいし、脚70、72の脚の長さも同じでなくてもよい。すなわち、熱交換器46は、タンク36の中心に配置されなくてもよい。例えば、熱交換器46は、タンク39の上端より、タンク39の底に近く配置されてもよい(タンク39の意図の取り付けの姿勢(installation orientation)において)。
【0022】
パイプ48及び50は、図1に示された細長い流体加熱/保存タンク16の場合において、長さ方向に垂直な方向に、タンク39の壁に取り付けられることによって熱交換器46に構造的な安定をもたらす。これは、作用中に起こり得る、熱交換器46の振動を制限し、従って、流体加熱/保存タンク16の構造的な損害(例えば、隙間による漏れ等)の危険性を低下する。
【0023】
パイプ48と50、及び熱交換器46は、副液が収容タンク39内の主液から隔離されて収容タンク39を通って流れることを可能とする。この隔離は、主液が副液に汚染されることを避ける(また、その反対)。また、望むなら、ヒーター12及びポンプ14の損害の危険性なく、タンク39が都市水道水の圧力にかけられることを可能とする。
【0024】
取り付け部分52、54、58及び60は、例えば、銅又はステンレス鋼の取り付け部分であってもよい。本実施形態において、取り付け部分は、導管のねじ端部(例えば、導管31を取り付け部分52内に)の防水の連結や、ねじキャップで、タンク39の外部からの、取り付け部分の防水キャッピング(例えば、取り付け部分54内のキャップ56)を簡単にするように、ねじが切られている。作用中に、タンク39の取り付け部分のどれにキャップするか、且つ、流れている副液のための導管を、取り付け部分のどれに連結するかは、消費者の施設での流体加熱/保存タンク16の意図される姿勢等によって、使用者に決定されてもよい。通常は、第1、2の取り付け部分52及び54のいずれか1つはキャップされ、第3、4の取り付け部分58及び60のいずれか1つはキャップされる。キャップされない取り付け部分52又は54は、ポンプ14からの導管31に連結され、キャップされない取り付け部分58又は60は、戻し導管80に連結される。これは、熱交換器を通って、副液の流れを促す。例えば、図1において、取り付け部分54及び60は、それぞれキャップ56及び62にキャップされている。取り付け部分52と54の両方は、取り付け部分の両方が導管31から副液を受けるように(例えば、T又はYの連結装置によって)、キャップされなく、且つ、相互に連結すること、及び/又は取り付け部分58と60は、キャップされなく、戻し導管80に連結する(例えば、T又はYの連結装置によって)ことは、可能であるが、その可能性はより低い。いくつかの実施形態において、漏れに対する感受性の減少のために、キャップされた取り付け部分は、着脱可能にキャップされなく、むしろ取り外せないようにキャップされてもよい(例えば、工場で溶接によって)。
【0025】
示された実施形態において、断熱材74は、副液がタンク39を出る脚70を囲む。この断熱材74は、取り付け部分52を介して入ったときより冷たい、出ている副液がタンクを出るときに、タンク内の周囲の主液の熱を奪うことを防ぐ。脚72は同様に断熱材76に囲まれる。なぜならば、流体加熱/保存タンク16のいくつかの姿勢においては、副液が、取り付け部分58ではなく、むしろ取り付け部分62を介してH状の構造体を出ることができるからである。
【0026】
作用中に、タンク39は、完全に主液で満たされてもよく(例えば、タンクが都市水道水の圧力にかけられる)、又は部分的に主液で満たされてもよい(タンクは大気に開放される、従って、都市水道水の圧力にかけられない場合)。
【0027】
戻し導管80は、取り付け部分58を介して液体加熱/保存タンク16を出ている副液をまたヒーター12へ流して、ループを完成する。 すべての導管/パイプ17、31、32及び80は、大気に熱損失を制限するために、断熱される。図1においてはっきりと示されないが、ポンプ14及び流体加熱/保存タンク16も断熱される。
【0028】
作用中に、副液はヒーター12によって加熱される。加熱された副液は、膨張して、断熱された導管17に沿って容器20内の吸気チューブ18内に上昇する。作用中に、容器20内の副液のレベル26は、吸気管18の端部24より高くても、低くてもよい。液体のレベル26は、時間にわたって変化し得る、システム10内の副液の現在温度を含めて、多くの要因によって異なる。これは、時間にわたってヒーター12による可変加熱による可能性がある。例えば、ヒーター12は、太陽電池パネルとすれば、加熱度は晴れるときに高くなり、曇るときに低くなり得る。
【0029】
図2は、システム10内の副液が極めて熱くなった場合の、容器20内の副液のレベル26を示す。図1に比べて増加した副液のレベル26は、システム10内の副液が膨張することによるものである。膨張によって副液のレベル26が上昇するにつれて、タンク20内の過熱された副液の上のガス60(ガス状の副流体に混じった空気又は他のガスであってもよい)の体積が減る。この結果、容器20が気密なので、ガスの圧力は上昇する。この上昇した圧力は、一部のガスを、パイプ32を介して下に押し下げる傾向にある。ガスの圧力が十分である場合、下に押し下げられたガスは、パイプ32の下端36から脱出することができ、開放された容器38内の副液を介して上に泡立つことができる。容器20内の副液のレベル26は、たまに、一時的に呼吸パイプ32の端部34の高さを超えるが、容器20内の液体のレベル26が端部34の高さに下がるまで、副液はパイプ32を介して開放された容器38内へ下に流れるので、これは一時的である。
【0030】
図3は、システム10内の副液が冷たくなる場合の、容器20内の副液のレベル26を示す。減少したレベル26は、システム10内の副液が収縮することによるものである。副液のレベル26が下がるにつれて、副液の上のタンク20内のガス60の体積が上昇する。その結果、容器20内のガスの圧力は下がる。これは、呼吸パイプ32内のガスを容器20内に引く傾向にある。これはまた、図3に示されたように、開いた容器38から副液が呼吸パイプの下端36内に引かれることを引き起こすかもしれない。副液が開いた容器38内から、またパイプ32に沿って、容器20に上に引かれることは、容器20内の副液を不利に冷やすかもしれないので、ありそうもなく、また、おそらく好ましくない。ガス及び/又は副液が呼吸パイプ32に沿って上に引かれる原因となり得る他の要因は、冷えている副液が吸気管18に沿った下向きの放出を含み得る。効果を現す要因は、システム10内の様々な位置においての変更する副流体の相対温度によって、時間にわたって異なり得る。
【0031】
システム10内の液体の加熱と冷却の間の、パイプ32を介するガスと液体の周期的な放出と進入は、パイプ32が「呼吸パイプ」と呼ばれる理由である。
【0032】
加熱された副液は、ポンプ14を出ると、断熱された導管31及び取り付け部分52(この場合には副液の入り口として機能する)を通って下に流れる。そして、パイプ48、50及び熱交換器46から形成された「H状」の構造体を介する副液の流れは、加熱された副液が取り付け部分52を介して脚64に入り、熱交換器46を介して脚70に流れて、取り付け部分58を介して脚70(及び全体のH状の構造体)を出る。この構成において脚68及び72内の副液の流れが制限され得ること、及び存在しないことは、理解されるべきである。脚64及び熱交換器46内の加熱された副液はタンク39内の流体に熱を伝える。出ていて、より冷たい副液は断熱された戻し導管80を介してヒーター12に戻る。ヒーター12において副液が再加熱され、サイクルは再び開始される。
【0033】
有利に、流体加熱/保存タンク16がヒーター12の排気口より低くても、外部パワーを使用せずにポンプ14はシステム10内のループの至るところに加熱された副液を循環する。ヒーター12が太陽電池パネルである場合、これは太陽電池パネルが建物の外部(例えば、屋根)に取り付けられると共に、流体加熱/保存タンク16がその下に建物の内(例えば、屋根裏部屋)に収容されることを可能とする。これは、上部の重い貯水タンクの問題を回避し、不必要な電気の消費を回避する。さらに、タンクが屋内に収容されるので、大気への熱損失(例えば、屋外の温度が低いときに起こり得る)を減らすことができる。また、こういう配置は、寒冷気候において起こり得る太陽電池パネルの凍害という問題を対処し得る。なぜならば、収容タンク内の主液が少なくとも収容される建物の内側と同様に温かい傾向にあるからである。タンク内の温かい主液は、より冷たい、屋外の空気によって冷却された副液を取り替えるために、次に熱交換器46内の副液を加熱し、ヒーター(太陽電池パネル)12内に上昇させる。この循環は、太陽電池パネル内の液体が氷結されることを避ける傾向にあるし、高価な凍害を回避し得る。凍害を避けるために、温かい副液が中に上昇し得るポンプ14は同様である。ポンプ14は、高さがシステムの他の構成部品に対して上記のとおりであれば、屋内又は屋外に取り付けられてもよい。
【0034】
なお、システム10は、副液(例えば、エチレングリコール)を使用して主液(例えば、水)を加熱するシステムとして上述されているが、副液を使用してガスを加熱しても機能できることは理解すべきである。従って、システム10は「流体を加熱するシステム」として適切に表現されてもよい。さらに、流体加熱/保存タンク16は、液体ではなく、むしろガスである副流体を使用して主流体を加熱するために、使用されることが可能である。
【0035】
当業者が分かるように、本発明の特質から逸脱することなく、以上説明された実施形態を変更することができる。例えば、個別の容器38の必要を避けるために、開放された容器38が流体加熱/保存タンク16内に組み込まれた副熱交換器を含むことが可能である。副熱交換器は、収容タンク39内に、主流体から隔離されて、溢れた副液を保持するためのものである。これは、図4及び5に示されている。
【0036】
図4及び5を参照するに、代替の流体加熱/保存タンク116は、それぞれ断面図及び斜視図として示される。明瞭のために、図1のパイプ48と50及び熱交換器46から形成されたH状構造体は省略される。図4及び5において、副熱交換器200は、図1の開放された容器38と同様な役目を果たすが、個別の容器の必要を除外する。また、熱交換器200は、作用中に、パイプ32を介してポンプ14を出て溢れた副液206及びガスから、タンク116内の主液に、熱を移動する役目を果たす。従って、副熱交換器200は、「主」熱交換器と呼べる熱交換器46の主液を加熱する役割を補足する。
【0037】
熱交換器200は開放された上端201(図4に示されるように)及び下端208(図4及び5に示されるように)を有する。開放された上端201は、タンク116の上端と同一平面であってもよい。下端208は、タンク116の底又はその底の近くに位置されている。例示的な熱交換器200は、主液への熱交換を促進するために半径方向に延びる座金状の羽根を有する。副熱交換器200は、開放された上端201の下に副液の導管(この場合には、呼吸パイプ32である)を収容する。示された実施形態において、呼吸チューブ32の下端36は熱交換器200の下端208より少し高い位置に配置される。示されるように、作用中に、端部36は液体に沈み得る。
【0038】
なお、図4及び5において、導管30と呼吸パイプ32の相対位置が入れ替わっているが、これは、熱交換器200がH状(又はN状)主熱交換器の構造を干渉することを防ぐためである。この場合、例えば、図8に示されるように、排気管30及び呼吸パイプ32のポンプ14内の相対位置に対応して変える必要がある。
【0039】
タンク116内の主流体の好ましくない冷却をし得る、熱交換器200内の副液の好ましくない冷却を制限するために、パイプ32を囲むキャップ202は、熱交換器200の開いた上端201をキャップする。キャップ202は、気密のキャップではない。キャップ周辺にある、一組の孔204(図5)は、ガスの通過を許容する。これは、熱交換器200が大気に対して遮断されることを避けるためである。キャップは、断熱する部材、例えば、スタイロフォームTMから作られてもよい。
【0040】
他の代替においては、流体加熱/保存タンクが大気に開放され、且つ主流体及び副流体は同じ液体である場合、タンク自体がタンクとして機能すると共に開いた容器38としても機能する(すなわち、1つの構造体が両方の役割を機能する)と共に、個別の開いた容器38が削除されてもよい。これは、図6及び7に示されている。
【0041】
図6及び7を参照するに、代替の流体加熱/保存タンク216は、それぞれ断面図及び斜視図として示される。熱交換器46を含むH状(又はN状)の構造体は、また、明瞭のために示されない。図4及び5のように、導管30と呼吸パイプ32の相対位置が入れ替わっているが、これは、呼吸パイプ32がH状(又はN状)の構造を干渉することを防ぐためである。例えば、図8のように、排気管30及び呼吸パイプ32のポンプ14内の相対位置に対応して変える必要がある。加熱すべき主液は、第1パイプ40を介して図6及び7の保存タンクに入って、加熱された主液は第2パイプを介してタンク216を出る。開口299によって表示されるように、タンク216は、大気に開放されている。従って、タンク216が完全に主液で満たされることはいつも必要ではない。示された実施形態において呼吸パイプ32の下部である、溢れた副流体のためのパイプ(secondary fluid spillover pipe)はタンク39内に下に延びる。パイプ32の開いた端部36は、前記タンクの底の上であり(すなわち、少し上に離れる)、且つ、タンク39の内部との間に流体が連結している。一時的に主液のレベルが端部36より低くなってもポンプ14が機能することができるが、閉じられた液体のループから液体の蒸発を制限するために、この端部36は、作用中にタンク216内の主液のレベルより低く位置すべきである。なお、呼吸パイプ32はタンク216の内部との間に流体が直接に連結されるので、ヒーター12、ポンプ14及び熱交換器46によって形成された閉じられたループを通って循環する副液は、2つの液体の混合が起こり得るので、タンク216内の主液と同じであるべきである。
【0042】
場合によって、流体加熱/保存タンク16が、図1に示されるように、横に置かれるために、消費者の施設に十分な空間がないかもしれない。このような場合、消費者は、垂直配向した流体加熱/保存タンク16を好むかもしれない。この構成は図8に示される。
【0043】
図8を参照するに、例示的な液体を加熱するシステム100が示される。2つの例外を除いて、システム100は図1のシステム10と同じである。まず、図1に比べて、排気管30及びポンプ14内の呼吸パイプ32の相対位置が入れ替われている。これは、ポンプ14の代替の構成を示すにすぎない。 次に、流体加熱/保存タンク16は、垂直配向で端部に立てられている。従って、いくつかの消費者にとって好ましい、より小さいタンク16の面積になる。この姿勢でタンク16とシステム100の他の部分との連結を促進するために、図1において取り付け部分54内にあるキャップ56は図8において、取り付け部分52に移動され、導管31は取り付け部分54に取り付けられる。他のキャップ62は、取り付け部分60内に残されている。取り付け部分がこのようにキャップされると、「H状」の構造体を介して加熱された副液の流れが、図1と異なることについては、次のように理解される。加熱された副液が(取り付け部分52を介して脚64に入ることなく)取り付け部分54を介して脚68に入り、熱交換器46を介して脚70に流れ、取り付け部分58を介して脚70を出る。この構成において、脚64及び72内の副液の流れは制限され、及び存在しないことは、理解されるべきである。従って、図8のシステム100は、消費者が便利であるか、消費者の施設において空間制限によって必要とされるように、取り付け部分52か54のいずれが副液の吸気口として、且つ、取り付け部分56か58のいずれが副液の排気口として使用されるように、流体加熱/保存タンク16をどのように消費者が容易に構成出来るかを示す。タンク116をシステムの他の部分(例えば、ヒーター12及びポンプ14)に連結するのに必要となる導管の長さを制限するためにタンク16の両側にある取り付け部分(つまり、取り付け部分54と58、または取り付け部分52と60)をキャップし、且つ、導管の湾曲部又はひじの数を制限することは好ましいかもしれない。図8において、流体加熱/保存タンク16は、図1においてタンクが単独で立っているベースに隣接して、タンク39の壁に単独で立っている。隣接した壁は、ベースより小さい面積である。流体加熱/保存タンク16の全ての実施形態が、複数の姿勢で取り付けられることは必要ではない。
【0044】
ポンプ14のような自稼動力ポンプを有しない流体を加熱するシステムにおいて、図1の流体加熱/保存タンク16が使用されることは可能である。 このような代替のタンクの使用は、図9に示される。
【0045】
図9を参照するに、代替の流体を加熱するシステム900は、作用中の概略的な側面図として示される。システム900は、主液、例えば、飲用に供するための水を加熱するためのシステムである。システム900は、副液を加熱するための太陽電池ヒーター902とヒーター902の上の流体加熱/保存タンク16を含む。さまざまな例外を除いて、タンク16は、以上説明されたタンクと略同じである。まず、キャップ56は、(取り付け部分54ではなく)取り付け部分52をキャップするために使用される。次に、キャップ62は取られ、異なるキャップ962が取り付け部分58をキャップするために使用される(取り付け部分60はキャップされないままである)。キャップ962は、熱交換器46内の副液が膨張及び収縮すると共に、ガスの大気へ/からの放出及び進入を許容する「呼吸孔」と呼ばれる小さい開口964を有する。太陽電池ヒーター902及びタンク16内の熱交換器46は、副液が循環できる閉回路を形成するように、相互に連結している。キャップ56と962の一方又は両方は、例えば、最初又は流体が蒸発するときに、副液が閉回路に追求されることを促進するために、着脱可能(例えば、ねじが切られているキャップ)である。
【0046】
太陽電池ヒーターは、市販されている従来のヒーターである。ヒーター902は副液のための容器912を含む。容器は、副液の吸気口910と副液の排気口908を有する。吸気口910と導管906との間に流体が連結され、導管906の他の端部と、取り付け部分60との間に流体が連結される。排気口908と導管904との間に流体が連結され、導管906の他の端部と取り付け部分54との間に流体が連結される。ヒーター902は、副液を加熱するために太陽電池を集める太陽電池パネル914も含む。太陽電池パネル914は、例えば、垂直方向に配置された区画の一組、又は、垂直方向に配置されたガラスの真空管の一連を有する平面パネルであってもよい。
【0047】
運転においては、太陽電池がパネル914内の副液を加熱する。加熱された副液は、膨張して、自然に容器912内に上昇する。次ぎに、加熱された溶液は、排気口908を通って容器を出て、導管904を通って、取り付け部分54を介してタンク16内に上に流れる。示された実施形態において、取り付け部分54は、タンク16の副液の吸気口として機能する。そして、副液はパイプ48の脚68を通って熱交換器46に入る。熱交換器46は、副液からタンク16内の主液に熱を移動する。次に、副液は、パイプ50の脚72内に熱交換器46を出て、取り付け部分60を介してタンク16を出る。示された実施形態において、取り付け部分60は、タンク16の副液の排気口として機能する。次に、より冷たくなった副液は、下に導管906を通って、吸気口910を通って、また容器912内に、真空管914内に下に流れ、サイクルは再び開始する。
【0048】
以上説明されたように、流体加熱/保存タンク16のいくつかの実施形態において、熱交換器装置はN状の形になる。このような実施形態は図10に示される。図10を参照するように、流体加熱/保存タンク316は、加熱されるべく主液のための吸気口340、及び、加熱後の主液のための排気口342を有する主液のための収容タンク339を含む。副液をタンクを通して流すための装置は、図1と同様に、タンク339を通って延びる、それぞれ取り付け部分352と354及び358と360に取り付けられた、第1及び2管348及び350を含む。示され実施形態において、取り付け部分354及び360は、それぞれキャップ356及び362にキャップされる。熱交換器346はタンク339に配置し、パイプ348と350の流体を連結する。熱交換器46は、パイプ348との接続点が取り付け部分354より取り付け部分352に近く、パイプ350との接続点が取り付け部分358より取り付け部分360に近い。従って、パイプ348の脚364は脚368より短く、且つ、パイプ350の(断熱材で断熱された)脚370は脚372より長い。これによって、熱交換器装置はN状の形になる。
【0049】
ポンプ14については、全ての実施形態において、吸気管18、排気管30及び呼吸パイプ32のそれぞれが気密容器20のベース20を通るとは限らない。いくつかの実施形態において、1つ以上のパイプは気密容器20の壁を通り得る。この場合には、パイプは、少なくとも容器20の壁を通る位置で、垂直に対して傾いていてもよい。
【0050】
いくつかの実施形態において、ポンプ14の排気口28は、容器20内に延びるより、むしろ容器20のベース22と同一平面であってもよい。ポンプ14のベースから下に延びる、いろいろなパイプ及び導管がベース22で取り外し可能である(例えば、ねじが切られている)ことも、組み立て/解体の便宜及び保管の便宜のために、可能である。後者は、図11に示される。
【0051】
図11を参照するに、図1のポンプの代替の実施形態1114が示される。示されるように、吸気管1118及び排気管1130はそれぞれ、少しだけ(又は全然)気密容器1120のベース1122の下に延びる。吸気管1118の下端1191は導管1117に(ヒーターへ)着脱可能に相互連結し、排気管1130の下端1193は導1131に(流体加熱/保存タンクへ)着脱可能に相互連結する。相互連結は、流体の相互連結であり、且つ、例えば、ねじの相互連結であってもよい。呼吸パイプ1132は上部1133及び下部1195を有する。上部1133は、剛体であって、上端1134が容器内にあり、容器1120の上端の内面より低いように容器1120のベース1122を通って上向きに伸びる。上部1133は少しだけ(又は全然)ベース1122の下に延びる(例えば、下端1194は、ベース1122と同一平面であり、又はベース1122直下に配置される)。呼吸パイプ1132の下部1195は、端部1194で上部1133に流体的、且つ着脱可能に連結されるし(detachably fluidly interconnected)、図11に示されるように柔軟であってもよい。呼吸パイプの(端部1134の体側にあるので)反対端(と呼ばれる)1136は、ポンプの作用中に沈むように、縁1137の下に、開いた容器1138内に収容される。なお、呼吸パイプ1132の下部1195及び(図1の)呼吸パイプ32は、一般的に(溢れた副流体のための)副流体の導管と呼ばれ得ることは理解されるべきである。
【0052】
流体加熱/保存タンク16のタンク部分39の大きさ及び形が実施形態によって変化することも理解されるべきである。収容タンク39が細長い(例えば、示されたように、円筒状)場合には、安定性のために、管48及び50が、例えば長さ方向より、むしろ(示されるように)長さ方向に垂直な方向に、タンク39内に取り付かれてもよい。しかし、これは必須ではない。
【0053】
図1の例示的なシステム10は、水である主液を加熱するためのシステムとして説明された。もちろん、同じやり方は、他の液体の流体のシステムにおいて、飲用又はその他のために、他の種類の主液又はガスを加熱するのに使用され得ることは理解されるべきである。
【0054】
以上説明された導管は、柔軟な、又は剛体の導管であってもよいことは理解されるべきである。
【0055】
はっきり説明されなく、且つ図において示されていないが、大気に開放されない流体加熱/保存タンク(例えば図1、4及び10のタンク16、116及び316)がタンクの壁又は底に排気弁を組み込み得ることも理解されるべきである。これは、例えばタンク内の圧力が極めて高くなるときにタンクの損害を避けるために、タンクの圧力を開放するのに使用されてもよい。また、タンクが最初に主流体で満たされる間に、タンクから空気を開放するのに機能されてもよい。
【0056】
以上説明された自稼動力ポンプは、収容タンクが主流体の吸気口と、主流体の排気口と、副流体の吸気口と、副流体の排気口と、保存タンク内に配置された、主流体から隔離されて液体である副流体を保存タンクを通して流すための、副流体の吸気口と副流体の排気口との間に流体を連結し、熱交換器を含む装置と、を有する主流体のための収容タンク、を有する如何なる流体加熱/保存タンクと使用され得ることは更に理解されるべきである。実施可能性については、装置が振動に対して安定されなくてもよい。
【0057】
流体加熱/保存タンクが、ポンプが自稼動力ポンプではない流体を加熱するシステムにおいて、使用され得ることは更に理解されるべきである。例えば、電動ポンプは自稼動力ポンプを置き換えてもよい。この場合には、ヒーター、ポンプ及びタンクの相対高さは、必ずしも図1に示されたものと同じではない。また、ポンプは、ヒーターの排気口から流体加熱/保存タンクの副流体の吸気口へ、且つ流体加熱/保存タンクの副流体の排気口からヒーターの吸気口へ副流体を循環する場合、必ずしも図1の自稼動力ポンプの、システムの閉ループ回路内の位置と同じ位置に配置されない。
【0058】
他の変更が当業者に明らかであるので発明は請求項において定義されている。
【技術分野】
【0001】
本明細書は、加熱された液体のための自稼動力ポンプ(self-powered pumps)に関する。また、本明細書は、タンク内に保存された流体を加熱するのに使用され得る熱交換器を有する流体保存タンクに関する。更に、本明細書は、この構成部品のいずれか一方又は両方を使用する流体加熱システムに関する。
【背景技術】
【0002】
太陽電池水ヒーターシステムは、一般的に2つの主構成部品を有する流体加熱システムの種類である。第1構成部品は、複数の真空管及び移動される加熱された流体を一時的に保存するための断熱された容器を含み得る、太陽電池を使用して水を加熱するための太陽電池パネルである。第2構成部品は、加熱された水を保存するための保存タンクである。上昇する傾向にある加熱された水が自然に、ポンプを使用することなく、保存タンク内に溜まるように、保存タンクをパネルの上に配置することは一般的である。しかし、この配置は様々な不利な点がある。先ず、保存タンクが重いことがあるので、パネルの上にタンクを配置するのは、システムの上部が重くなり、従って強い風等において不安定になることを引き起こす。また、タンクが見苦しく思われ得る。
【0003】
この不利な点を考慮して、保存タンクが太陽電池パネルより低い配置された太陽電池水加熱システムが展開されている。これは、ホース又は管を介してパネルと保存タンクとの間で水を循環する電気ポンプの使用によって一般的に実現される。このようなシステムは、ポンプが外部パワー(すなわち、電気)を消費し、且つ設備、取り付け及び作動に関する費用が増加し得る制御システムを必要とするという不利な点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
いくつかの太陽電池水ヒーターシステムは、互いに隔離されている、主液と副液の2つの液体の種類を使用する。主液は、システム内で加熱される水、例えば、飲用に供するための水である。副液は、太陽電池パネル内で加熱される、熱が熱交換器によって主液に移動される、他の液体である。副液は、一般的に、水の氷点より低い氷点である。これは、寒冷気候において、パネルが凍害を受ける危険性を制限するためである。副液は、例えば、普通の自動車用フロントガラス洗浄液に使用されるエチレングリコール又はエタノール溶液であってもよい。熱交換器は、主液と副液との間に流体が連結されなく、副液から主液に熱を移動するために使用される。熱交換器は、主液保存タンク内に収容される。このようなタンクにおいて、作用中に熱交換器の振動は構造的完全性を脅かすことがあり、漏れの危険を冒す。更に、この種類の知られている液体保存タンクは、一般的に、特定の消費者に適されない所定の姿勢で取り付けられ得る。
【0005】
外部パワーを使用せず、加熱された液体のためのポンプは好ましい。また、より振動に耐えることができる、1つ以上の姿勢で取り付けられ得る、流体を加熱し、保存するタンクは好ましい。最後に、この構成部品のいずれか一方又は両方を使用する流体加熱システムは好ましい。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本明細書の一態様によれば、ベースと上端を有する、前記加熱された液体を収容するための気密容器と、吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、加熱された液体の吸気管と、前記吸気管の前記端部より低い前記気密容器からの、加熱された液体の排気口と、端部が前記気密容器内にあり、前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高く、且つ前記気密容器の前記上端の内面より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い前記呼吸パイプと、前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された液体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、を含む加熱された液体のための自稼動力ポンプが提供さている。
【0007】
本明細書の他態様によれば、主流体の吸気口と主流体の排気口と副流体の吸気口及び副流体の排気口とを有する主流体のための保存タンクと、前記保存タンク内に配置された、前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して液体である副流体を流すための、前記副流体の吸気口と前記副流体の排気口との間に流体を連結し、熱交換器を含む装置と、を含む流体を加熱し、保存するタンクと、副流体のための吸気口及び副流体のための排気口を有する、前記流体を加熱し、保存するタンクより高い、前記副流体のためのヒーターと、前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口から前記ヒーターの吸気口へ副流体を流すための戻し導管と、ポンプが前記ヒーターの排気口のレベルより高い、液体である前記副流体のための自稼動力ポンプであって、ベースと上端を有する、前記副流体を収容するための気密容器と、吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、副流体の吸気管と、前記吸気管の前記端部より低い、前記気密容器からの、副流体の排気口と、前記呼吸パイプの端部が前記気密容器内にあり、前記自稼動力ポンプの前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高く、且つ前記気密容器の前記上端より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い呼吸パイプと、前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された副流体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、を含む自稼動ポンプと、前記ヒーターの排気口から前記自稼動力ポンプの前記副流体の吸気管へ副流体を上に流すための導管と、前記自稼動力ポンプの排気口から前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、を含む流体を加熱するシステムが提供さている。
【0008】
本明細書の他態様によれば、前記液体のための吸気口及び前記液体のための排気口を有する、前記液体を加熱するためのヒーターと、ポンプが前記ヒーターの排気口のレベルより高い、前記加熱された液体を送るための自稼動力ポンプであって、ベースと上端を有する、前記加熱された液体を収容するための気密容器と、吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、加熱された液体の吸気管と、前記吸気管の前記端部より低い、前記気密容器からの、加熱された液体の排気口と、前記呼吸パイプの端部が前記気密容器内にあり、前記自稼動力ポンプの前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高く、且つ前記気密容器の前記上端より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い呼吸パイプと、前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された液体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、を含む流体を送るための自稼動力ポンプと、前記ヒーターの排気口から前記自稼動力ポンプの前記加熱された液体の吸気管へ加熱された液体を上に流すための導管と、を含む液体を加熱するシステムが提供さている。
【0009】
本明細書の他態様によれば、主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通って副流体を流すための装置であって、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、前記第1管と前記第2管との間に流体を連結する、且つ前記保存タンク内に配置された熱交換器と、を含む装置と、を含む流体を加熱し、保存するタンクが提供さている。
【0010】
本明細書の他態様によれば、流体を加熱し、保存するタンクであって、主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して液体である副流体を流すための装置であって、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、前記第1管と前記第2管との間に流体を連結する、且つ前記保存タンクないに配置された熱交換器と、少なくとも前記第1又は第2取り付け部分のいずれか一方は、副流体の吸気口として機能し、少なくとも前記第3又は第4取り付け部分のいずれか一方は、副流体の排気口として機能すること、を含む液体である副流体を流すための装置と、を含む流体を加熱し、保存するタンクと、前記副流体のための吸気口及び前記副流体のための排気口を有する、前記副流体のためのヒーターと、前記ヒーターの排気口から流体を加熱し、保存するタンクの副流体の吸気口へ、且つ流体を加熱し、保存するタンクの副流体の排気口からヒーターの吸気口へ前記副流体を循環するためのポンプと、を含む流体を加熱するシステムが提供さている。
【0011】
本明細書の他態様によれば、流体を加熱し、保存するタンクであって、主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して液体である副流体を流すための装置であって、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、前記第1管と前記第2管との間に流体を連結する、且つ前記保存タンクないに配置された熱交換器と、少なくとも前記第1又は第2取り付け部分のいずれか一方は、副流体の吸気口として機能し、少なくとも前記第3又は第4取り付け部分のいずれか一方は、副流体の排気口として機能すること、を含む液体である副流体を流すための装置と、を含む流体を加熱し、保存するタンクと、吸気口及び排気口を有する、前記流体を加熱し、保存するタンクより高い、前記副流体のためのヒーターと、前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口から前記ヒーターの吸気口へ副流体を流すための戻し導管と、ポンプが前記ヒーターの排気口のレベルより高い、前記副流体のための自稼動力ポンプであって、ベースと上端を有する、前記副流体を収容するための気密容器と、吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、副流体の吸気管と、前記吸気管の前記端部より低い、前記気密容器からの、副流体の排気口と、前記呼吸パイプの端部が前記気密容器内にあり、前記自稼動力ポンプの前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高い、且つ前記気密容器の前記上端の内面より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い呼吸パイプと、前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された副流体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、を含む自稼動力ポンプと、前記ヒーターの排気口から前記自稼動力ポンプの前記副流体の管へ副流体を上に流すための導管と、前記自稼動力ポンプの排気口から前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、を含む流体を加熱するシステムが提供さている。
【0012】
本明細書の他態様によれば、流体を加熱し、保存するタンクであって、主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して副流体を流すための装置であって、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、前記第1管と前記第2管との間に流体を連結し、且つ前記保存タンクないに配置された熱交換器と、を含み、少なくとも前記第1又は第2取り付け部分のいずれか一方は、副流体の吸気口として機能し、少なくとも前記第3又は第4取り付け部分のいずれか一方は、副流体の排気口として機能する、副流体を流すための装置と、を含む流体を加熱し、保存するタンクと、前記副流体のためのヒーターであって、前記ヒーターは副流体の吸気口及び副流体の排気口を有し、前記ヒーターの前記副流体の吸気口は前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口より低い、前記ヒーターの前記副流体の排気口は前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口より低い前記副流体のためのヒーターと、前記ヒーターの前記副流体の排気口から前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口から前記ヒーターの副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、を含む流体を加熱するシステムが提供さている。
【発明の効果】
【0013】
本明細書の他の態様及び特徴は、図面を参照すると共に下記の発明を実施するための形態の説明を検討すると、当業者に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】加熱された液体のための自稼動力ポンプ及び流体を加熱し、保存するタンクを使用する例示的な流体加熱システムの概略側面図である。
【図2】加熱された液体が膨張された場合の図1のポンプの概略図である。
【図3】加熱された液体が縮小された場合の図1のポンプ装置の概略図である。
【図4】図1に比べて代替の流体加熱システムに使用される、流体を加熱し、保存するタンクの断面図である。
【図5】図4の保存タンクの概略図である。
【図6】図1に比べて代替の流体加熱システムに使用される、流体を加熱し、保存するタンクの断面図である。
【図7】図6の保存タンクの概略図である
【図8】代替の流体加熱システムの実施形態の断面図である。
【図9】図1の流体を加熱し、保存するタンクを使用し、ポンプを必要としない、他の例示的な流体加熱システムの概略側面図である。
【図10】内部構造が図1に比べて異なった流体を加熱し、保存するタンクの図である。
【図11】図1に示されるポンプに比べて代替のポンプの概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図1を参照するに、主液(例えば、飲用に供するための水)を加熱するために適している例示的な液体加熱システム10は作用中の概略側面図として示している。システム10は、副液を加熱するためのヒーター12と、加熱された副液を送るための自稼動力ポンプ14(以下、都合上のために、「ポンプ14」と呼ぶ)と、熱交換器46を中に有し、且つ、流体を加熱して保存するタンク16(以下、流体加熱/保存タンク16と呼ぶ)と、を含んでいる。ヒーター12、ポンプ14及び流体加熱/保存タンク16内の熱交換器46は、システム10内に「ループ」、つまり、副液が循環できる閉回路を形成するように、相互に連結している。図1において、ヒーター12、ポンプ14及び流体加熱/保存タンク16の相対的なサイズは正確な縮尺ではない。例えば、ポンプ14は、ヒーター12及び流体加熱/保存タンク16より小さくてもよい。
【0016】
ヒーター12は、液体を加熱するために、例えば、太陽電池パネル、ガスヒーター等、如何なる適切な装置であってもよい。加熱すべき副液を保持するための容器(不図示)を含む。副液は、氷点が水より低い液体、例えば、エチレングリコール又はエタノール溶液、であってもよい。ヒーター12が太陽電池パネルである場合、寒冷気候において、複数のガラスの真空管を含み得るパネルが凍害を受ける可能性を低減する状況かもしれない。ヒーター12によって加熱される副液は、上昇する傾向があるので、ポンプ14に向かって、導管17を通って、吸気管18内に、上向きに流れる。
【0017】
ポンプ14は、加熱された副液を、ヒーター12の排気口より低い流体加熱/保存タンク16内の熱交換器46に送る装置である。ポンプ14は自稼動力ポンプ(self-powered pump)であり、すなわち、加熱された液体を送るために、外部パワーが必要ではない。ポンプ14は、例えばガラス又は鋼鉄のような剛体材料から作られる、加熱された副液を収容するのに適した、気密容器20を含む。気密容器は、断熱の気密容器であってもよい(例えば、真空によって断熱の気密容器)。容器は、示された実施形態において略平らなベース22(しかし、他の実施形態において平らなベースに限定されない)と、上端23を含む。吸気管18は、吸気管の端部24が容器20内にあるように、ベース22を通って、気密容器20内に上向きに延びる。示された実施形態において排気管30として示された容器20からの加熱された液体の排気口28は、吸気管18の端部24より低い。導管31は排気管30の他の端部を流体加熱/保存タンク16の入り口に連結する。
【0018】
呼吸パイプ32は、端部34が容器内にあり、かつ、排気口28及び吸気管18の端部24の両方より高いように、容器20のベース22を通って上向きに伸びる。また、端部34は、ポンプ14が使用されている間、容器20の液体の上に気体60(例えば、空気と、ガス状又は蒸気状の副液)を維持するように、容器20の上端23の内面から離れる。呼吸パイプ32の反対端36は、容器20の外にあり、ベース22の下である。端部36は、作用中にさまざまなレベルの副液を収容し得るように開放された容器38(つまり、大気に開放された)内に収容される。端部36は、ポンプ14の作用中に沈むように、容器38の縁37より低い。これは、システム10からの蒸発を制限する機能がある。しかし、端部36が液体に沈まなくても、システム10はある程度の時間(例えば、起動する時に)動作することができる。容器38は断熱の容器であってもよい。
【0019】
気密容器20のベース22は円形もよい。この場合、吸気管18、排気管30及び呼吸パイプ32がベース22を通る位置は、抽象的な、ベース22に重ねた正三角形の頂点のように配置してもよい。
【0020】
流体加熱/保存タンク16は、熱交換器で副液によって加熱されるべく主液(この場合は水)を収容するためのものである。流体加熱/保存タンク16は、主液のための収容タンク39を含む。タンク39は、加熱されるべく主液のための吸気口40と、加熱後の主液のための排気口42を含む。また、収容タンク39は、副液をタンクを通して流すための装置を含む。装置は、収容タンク39を通って延びる第1パイプ49及び第2パイプ50を含む。第1パイプ48の1つの端部はタンク39の壁にある第1の取り付け部分52に取り付けられ、第1パイプ48の他の端部はタンク39の壁にある第2の取り付け部分54に取り付けられる。同様に、第2パイプ50の1つの端部はタンク39の壁にある第3の取り付け部分58に取り付けられ、第2パイプ50の他の端部は壁にある第4の取り付け部分60に取り付けられる。本実施形態において、パイプ48と50は略平行であるが、これは必須ではない。示された実施形態において、第1と3の取り付け部分52と58はタンク39の1つの壁にあって、第2と第4の取り付け部分54と60は対壁に配置される。これはすべての実施形態において必ずしも必須ではない。熱交換器46はタンク39内に配置し、パイプ48と50の流体を連結する。熱交換器46の目的は、熱交換器46を通って流れる副液からタンク39内の主液に、熱を伝えることでる。図1において、熱交換器46は複数の放射する羽根として示されたが、他の実施形態において他の形式になることができる(例えば、コイル)。
【0021】
組み合わせとして、図1に示された実施形態のパイプ48、50及び熱交換器46は、H状(又、以下説明するように、N状)の形になる。これはすべての実施形態において必ずしも同じではない。例えば、もしパイプ48,50は略平行でなければ、且つ、熱交換器46は略真っ直ぐでなければ、構造体は、H状又はN状の形にならない可能性がある。図1の熱交換器46の上、下にあるパイプ48の部分はそれぞれ、パイプ48の脚64、脚68と呼ぶ。図1の熱交換器46の上、下にあるパイプ50の部分はそれぞれ、パイプ50の脚70、脚72と呼ぶ。脚64、68の長さは同じでなくてもよいし、脚70、72の脚の長さも同じでなくてもよい。すなわち、熱交換器46は、タンク36の中心に配置されなくてもよい。例えば、熱交換器46は、タンク39の上端より、タンク39の底に近く配置されてもよい(タンク39の意図の取り付けの姿勢(installation orientation)において)。
【0022】
パイプ48及び50は、図1に示された細長い流体加熱/保存タンク16の場合において、長さ方向に垂直な方向に、タンク39の壁に取り付けられることによって熱交換器46に構造的な安定をもたらす。これは、作用中に起こり得る、熱交換器46の振動を制限し、従って、流体加熱/保存タンク16の構造的な損害(例えば、隙間による漏れ等)の危険性を低下する。
【0023】
パイプ48と50、及び熱交換器46は、副液が収容タンク39内の主液から隔離されて収容タンク39を通って流れることを可能とする。この隔離は、主液が副液に汚染されることを避ける(また、その反対)。また、望むなら、ヒーター12及びポンプ14の損害の危険性なく、タンク39が都市水道水の圧力にかけられることを可能とする。
【0024】
取り付け部分52、54、58及び60は、例えば、銅又はステンレス鋼の取り付け部分であってもよい。本実施形態において、取り付け部分は、導管のねじ端部(例えば、導管31を取り付け部分52内に)の防水の連結や、ねじキャップで、タンク39の外部からの、取り付け部分の防水キャッピング(例えば、取り付け部分54内のキャップ56)を簡単にするように、ねじが切られている。作用中に、タンク39の取り付け部分のどれにキャップするか、且つ、流れている副液のための導管を、取り付け部分のどれに連結するかは、消費者の施設での流体加熱/保存タンク16の意図される姿勢等によって、使用者に決定されてもよい。通常は、第1、2の取り付け部分52及び54のいずれか1つはキャップされ、第3、4の取り付け部分58及び60のいずれか1つはキャップされる。キャップされない取り付け部分52又は54は、ポンプ14からの導管31に連結され、キャップされない取り付け部分58又は60は、戻し導管80に連結される。これは、熱交換器を通って、副液の流れを促す。例えば、図1において、取り付け部分54及び60は、それぞれキャップ56及び62にキャップされている。取り付け部分52と54の両方は、取り付け部分の両方が導管31から副液を受けるように(例えば、T又はYの連結装置によって)、キャップされなく、且つ、相互に連結すること、及び/又は取り付け部分58と60は、キャップされなく、戻し導管80に連結する(例えば、T又はYの連結装置によって)ことは、可能であるが、その可能性はより低い。いくつかの実施形態において、漏れに対する感受性の減少のために、キャップされた取り付け部分は、着脱可能にキャップされなく、むしろ取り外せないようにキャップされてもよい(例えば、工場で溶接によって)。
【0025】
示された実施形態において、断熱材74は、副液がタンク39を出る脚70を囲む。この断熱材74は、取り付け部分52を介して入ったときより冷たい、出ている副液がタンクを出るときに、タンク内の周囲の主液の熱を奪うことを防ぐ。脚72は同様に断熱材76に囲まれる。なぜならば、流体加熱/保存タンク16のいくつかの姿勢においては、副液が、取り付け部分58ではなく、むしろ取り付け部分62を介してH状の構造体を出ることができるからである。
【0026】
作用中に、タンク39は、完全に主液で満たされてもよく(例えば、タンクが都市水道水の圧力にかけられる)、又は部分的に主液で満たされてもよい(タンクは大気に開放される、従って、都市水道水の圧力にかけられない場合)。
【0027】
戻し導管80は、取り付け部分58を介して液体加熱/保存タンク16を出ている副液をまたヒーター12へ流して、ループを完成する。 すべての導管/パイプ17、31、32及び80は、大気に熱損失を制限するために、断熱される。図1においてはっきりと示されないが、ポンプ14及び流体加熱/保存タンク16も断熱される。
【0028】
作用中に、副液はヒーター12によって加熱される。加熱された副液は、膨張して、断熱された導管17に沿って容器20内の吸気チューブ18内に上昇する。作用中に、容器20内の副液のレベル26は、吸気管18の端部24より高くても、低くてもよい。液体のレベル26は、時間にわたって変化し得る、システム10内の副液の現在温度を含めて、多くの要因によって異なる。これは、時間にわたってヒーター12による可変加熱による可能性がある。例えば、ヒーター12は、太陽電池パネルとすれば、加熱度は晴れるときに高くなり、曇るときに低くなり得る。
【0029】
図2は、システム10内の副液が極めて熱くなった場合の、容器20内の副液のレベル26を示す。図1に比べて増加した副液のレベル26は、システム10内の副液が膨張することによるものである。膨張によって副液のレベル26が上昇するにつれて、タンク20内の過熱された副液の上のガス60(ガス状の副流体に混じった空気又は他のガスであってもよい)の体積が減る。この結果、容器20が気密なので、ガスの圧力は上昇する。この上昇した圧力は、一部のガスを、パイプ32を介して下に押し下げる傾向にある。ガスの圧力が十分である場合、下に押し下げられたガスは、パイプ32の下端36から脱出することができ、開放された容器38内の副液を介して上に泡立つことができる。容器20内の副液のレベル26は、たまに、一時的に呼吸パイプ32の端部34の高さを超えるが、容器20内の液体のレベル26が端部34の高さに下がるまで、副液はパイプ32を介して開放された容器38内へ下に流れるので、これは一時的である。
【0030】
図3は、システム10内の副液が冷たくなる場合の、容器20内の副液のレベル26を示す。減少したレベル26は、システム10内の副液が収縮することによるものである。副液のレベル26が下がるにつれて、副液の上のタンク20内のガス60の体積が上昇する。その結果、容器20内のガスの圧力は下がる。これは、呼吸パイプ32内のガスを容器20内に引く傾向にある。これはまた、図3に示されたように、開いた容器38から副液が呼吸パイプの下端36内に引かれることを引き起こすかもしれない。副液が開いた容器38内から、またパイプ32に沿って、容器20に上に引かれることは、容器20内の副液を不利に冷やすかもしれないので、ありそうもなく、また、おそらく好ましくない。ガス及び/又は副液が呼吸パイプ32に沿って上に引かれる原因となり得る他の要因は、冷えている副液が吸気管18に沿った下向きの放出を含み得る。効果を現す要因は、システム10内の様々な位置においての変更する副流体の相対温度によって、時間にわたって異なり得る。
【0031】
システム10内の液体の加熱と冷却の間の、パイプ32を介するガスと液体の周期的な放出と進入は、パイプ32が「呼吸パイプ」と呼ばれる理由である。
【0032】
加熱された副液は、ポンプ14を出ると、断熱された導管31及び取り付け部分52(この場合には副液の入り口として機能する)を通って下に流れる。そして、パイプ48、50及び熱交換器46から形成された「H状」の構造体を介する副液の流れは、加熱された副液が取り付け部分52を介して脚64に入り、熱交換器46を介して脚70に流れて、取り付け部分58を介して脚70(及び全体のH状の構造体)を出る。この構成において脚68及び72内の副液の流れが制限され得ること、及び存在しないことは、理解されるべきである。脚64及び熱交換器46内の加熱された副液はタンク39内の流体に熱を伝える。出ていて、より冷たい副液は断熱された戻し導管80を介してヒーター12に戻る。ヒーター12において副液が再加熱され、サイクルは再び開始される。
【0033】
有利に、流体加熱/保存タンク16がヒーター12の排気口より低くても、外部パワーを使用せずにポンプ14はシステム10内のループの至るところに加熱された副液を循環する。ヒーター12が太陽電池パネルである場合、これは太陽電池パネルが建物の外部(例えば、屋根)に取り付けられると共に、流体加熱/保存タンク16がその下に建物の内(例えば、屋根裏部屋)に収容されることを可能とする。これは、上部の重い貯水タンクの問題を回避し、不必要な電気の消費を回避する。さらに、タンクが屋内に収容されるので、大気への熱損失(例えば、屋外の温度が低いときに起こり得る)を減らすことができる。また、こういう配置は、寒冷気候において起こり得る太陽電池パネルの凍害という問題を対処し得る。なぜならば、収容タンク内の主液が少なくとも収容される建物の内側と同様に温かい傾向にあるからである。タンク内の温かい主液は、より冷たい、屋外の空気によって冷却された副液を取り替えるために、次に熱交換器46内の副液を加熱し、ヒーター(太陽電池パネル)12内に上昇させる。この循環は、太陽電池パネル内の液体が氷結されることを避ける傾向にあるし、高価な凍害を回避し得る。凍害を避けるために、温かい副液が中に上昇し得るポンプ14は同様である。ポンプ14は、高さがシステムの他の構成部品に対して上記のとおりであれば、屋内又は屋外に取り付けられてもよい。
【0034】
なお、システム10は、副液(例えば、エチレングリコール)を使用して主液(例えば、水)を加熱するシステムとして上述されているが、副液を使用してガスを加熱しても機能できることは理解すべきである。従って、システム10は「流体を加熱するシステム」として適切に表現されてもよい。さらに、流体加熱/保存タンク16は、液体ではなく、むしろガスである副流体を使用して主流体を加熱するために、使用されることが可能である。
【0035】
当業者が分かるように、本発明の特質から逸脱することなく、以上説明された実施形態を変更することができる。例えば、個別の容器38の必要を避けるために、開放された容器38が流体加熱/保存タンク16内に組み込まれた副熱交換器を含むことが可能である。副熱交換器は、収容タンク39内に、主流体から隔離されて、溢れた副液を保持するためのものである。これは、図4及び5に示されている。
【0036】
図4及び5を参照するに、代替の流体加熱/保存タンク116は、それぞれ断面図及び斜視図として示される。明瞭のために、図1のパイプ48と50及び熱交換器46から形成されたH状構造体は省略される。図4及び5において、副熱交換器200は、図1の開放された容器38と同様な役目を果たすが、個別の容器の必要を除外する。また、熱交換器200は、作用中に、パイプ32を介してポンプ14を出て溢れた副液206及びガスから、タンク116内の主液に、熱を移動する役目を果たす。従って、副熱交換器200は、「主」熱交換器と呼べる熱交換器46の主液を加熱する役割を補足する。
【0037】
熱交換器200は開放された上端201(図4に示されるように)及び下端208(図4及び5に示されるように)を有する。開放された上端201は、タンク116の上端と同一平面であってもよい。下端208は、タンク116の底又はその底の近くに位置されている。例示的な熱交換器200は、主液への熱交換を促進するために半径方向に延びる座金状の羽根を有する。副熱交換器200は、開放された上端201の下に副液の導管(この場合には、呼吸パイプ32である)を収容する。示された実施形態において、呼吸チューブ32の下端36は熱交換器200の下端208より少し高い位置に配置される。示されるように、作用中に、端部36は液体に沈み得る。
【0038】
なお、図4及び5において、導管30と呼吸パイプ32の相対位置が入れ替わっているが、これは、熱交換器200がH状(又はN状)主熱交換器の構造を干渉することを防ぐためである。この場合、例えば、図8に示されるように、排気管30及び呼吸パイプ32のポンプ14内の相対位置に対応して変える必要がある。
【0039】
タンク116内の主流体の好ましくない冷却をし得る、熱交換器200内の副液の好ましくない冷却を制限するために、パイプ32を囲むキャップ202は、熱交換器200の開いた上端201をキャップする。キャップ202は、気密のキャップではない。キャップ周辺にある、一組の孔204(図5)は、ガスの通過を許容する。これは、熱交換器200が大気に対して遮断されることを避けるためである。キャップは、断熱する部材、例えば、スタイロフォームTMから作られてもよい。
【0040】
他の代替においては、流体加熱/保存タンクが大気に開放され、且つ主流体及び副流体は同じ液体である場合、タンク自体がタンクとして機能すると共に開いた容器38としても機能する(すなわち、1つの構造体が両方の役割を機能する)と共に、個別の開いた容器38が削除されてもよい。これは、図6及び7に示されている。
【0041】
図6及び7を参照するに、代替の流体加熱/保存タンク216は、それぞれ断面図及び斜視図として示される。熱交換器46を含むH状(又はN状)の構造体は、また、明瞭のために示されない。図4及び5のように、導管30と呼吸パイプ32の相対位置が入れ替わっているが、これは、呼吸パイプ32がH状(又はN状)の構造を干渉することを防ぐためである。例えば、図8のように、排気管30及び呼吸パイプ32のポンプ14内の相対位置に対応して変える必要がある。加熱すべき主液は、第1パイプ40を介して図6及び7の保存タンクに入って、加熱された主液は第2パイプを介してタンク216を出る。開口299によって表示されるように、タンク216は、大気に開放されている。従って、タンク216が完全に主液で満たされることはいつも必要ではない。示された実施形態において呼吸パイプ32の下部である、溢れた副流体のためのパイプ(secondary fluid spillover pipe)はタンク39内に下に延びる。パイプ32の開いた端部36は、前記タンクの底の上であり(すなわち、少し上に離れる)、且つ、タンク39の内部との間に流体が連結している。一時的に主液のレベルが端部36より低くなってもポンプ14が機能することができるが、閉じられた液体のループから液体の蒸発を制限するために、この端部36は、作用中にタンク216内の主液のレベルより低く位置すべきである。なお、呼吸パイプ32はタンク216の内部との間に流体が直接に連結されるので、ヒーター12、ポンプ14及び熱交換器46によって形成された閉じられたループを通って循環する副液は、2つの液体の混合が起こり得るので、タンク216内の主液と同じであるべきである。
【0042】
場合によって、流体加熱/保存タンク16が、図1に示されるように、横に置かれるために、消費者の施設に十分な空間がないかもしれない。このような場合、消費者は、垂直配向した流体加熱/保存タンク16を好むかもしれない。この構成は図8に示される。
【0043】
図8を参照するに、例示的な液体を加熱するシステム100が示される。2つの例外を除いて、システム100は図1のシステム10と同じである。まず、図1に比べて、排気管30及びポンプ14内の呼吸パイプ32の相対位置が入れ替われている。これは、ポンプ14の代替の構成を示すにすぎない。 次に、流体加熱/保存タンク16は、垂直配向で端部に立てられている。従って、いくつかの消費者にとって好ましい、より小さいタンク16の面積になる。この姿勢でタンク16とシステム100の他の部分との連結を促進するために、図1において取り付け部分54内にあるキャップ56は図8において、取り付け部分52に移動され、導管31は取り付け部分54に取り付けられる。他のキャップ62は、取り付け部分60内に残されている。取り付け部分がこのようにキャップされると、「H状」の構造体を介して加熱された副液の流れが、図1と異なることについては、次のように理解される。加熱された副液が(取り付け部分52を介して脚64に入ることなく)取り付け部分54を介して脚68に入り、熱交換器46を介して脚70に流れ、取り付け部分58を介して脚70を出る。この構成において、脚64及び72内の副液の流れは制限され、及び存在しないことは、理解されるべきである。従って、図8のシステム100は、消費者が便利であるか、消費者の施設において空間制限によって必要とされるように、取り付け部分52か54のいずれが副液の吸気口として、且つ、取り付け部分56か58のいずれが副液の排気口として使用されるように、流体加熱/保存タンク16をどのように消費者が容易に構成出来るかを示す。タンク116をシステムの他の部分(例えば、ヒーター12及びポンプ14)に連結するのに必要となる導管の長さを制限するためにタンク16の両側にある取り付け部分(つまり、取り付け部分54と58、または取り付け部分52と60)をキャップし、且つ、導管の湾曲部又はひじの数を制限することは好ましいかもしれない。図8において、流体加熱/保存タンク16は、図1においてタンクが単独で立っているベースに隣接して、タンク39の壁に単独で立っている。隣接した壁は、ベースより小さい面積である。流体加熱/保存タンク16の全ての実施形態が、複数の姿勢で取り付けられることは必要ではない。
【0044】
ポンプ14のような自稼動力ポンプを有しない流体を加熱するシステムにおいて、図1の流体加熱/保存タンク16が使用されることは可能である。 このような代替のタンクの使用は、図9に示される。
【0045】
図9を参照するに、代替の流体を加熱するシステム900は、作用中の概略的な側面図として示される。システム900は、主液、例えば、飲用に供するための水を加熱するためのシステムである。システム900は、副液を加熱するための太陽電池ヒーター902とヒーター902の上の流体加熱/保存タンク16を含む。さまざまな例外を除いて、タンク16は、以上説明されたタンクと略同じである。まず、キャップ56は、(取り付け部分54ではなく)取り付け部分52をキャップするために使用される。次に、キャップ62は取られ、異なるキャップ962が取り付け部分58をキャップするために使用される(取り付け部分60はキャップされないままである)。キャップ962は、熱交換器46内の副液が膨張及び収縮すると共に、ガスの大気へ/からの放出及び進入を許容する「呼吸孔」と呼ばれる小さい開口964を有する。太陽電池ヒーター902及びタンク16内の熱交換器46は、副液が循環できる閉回路を形成するように、相互に連結している。キャップ56と962の一方又は両方は、例えば、最初又は流体が蒸発するときに、副液が閉回路に追求されることを促進するために、着脱可能(例えば、ねじが切られているキャップ)である。
【0046】
太陽電池ヒーターは、市販されている従来のヒーターである。ヒーター902は副液のための容器912を含む。容器は、副液の吸気口910と副液の排気口908を有する。吸気口910と導管906との間に流体が連結され、導管906の他の端部と、取り付け部分60との間に流体が連結される。排気口908と導管904との間に流体が連結され、導管906の他の端部と取り付け部分54との間に流体が連結される。ヒーター902は、副液を加熱するために太陽電池を集める太陽電池パネル914も含む。太陽電池パネル914は、例えば、垂直方向に配置された区画の一組、又は、垂直方向に配置されたガラスの真空管の一連を有する平面パネルであってもよい。
【0047】
運転においては、太陽電池がパネル914内の副液を加熱する。加熱された副液は、膨張して、自然に容器912内に上昇する。次ぎに、加熱された溶液は、排気口908を通って容器を出て、導管904を通って、取り付け部分54を介してタンク16内に上に流れる。示された実施形態において、取り付け部分54は、タンク16の副液の吸気口として機能する。そして、副液はパイプ48の脚68を通って熱交換器46に入る。熱交換器46は、副液からタンク16内の主液に熱を移動する。次に、副液は、パイプ50の脚72内に熱交換器46を出て、取り付け部分60を介してタンク16を出る。示された実施形態において、取り付け部分60は、タンク16の副液の排気口として機能する。次に、より冷たくなった副液は、下に導管906を通って、吸気口910を通って、また容器912内に、真空管914内に下に流れ、サイクルは再び開始する。
【0048】
以上説明されたように、流体加熱/保存タンク16のいくつかの実施形態において、熱交換器装置はN状の形になる。このような実施形態は図10に示される。図10を参照するように、流体加熱/保存タンク316は、加熱されるべく主液のための吸気口340、及び、加熱後の主液のための排気口342を有する主液のための収容タンク339を含む。副液をタンクを通して流すための装置は、図1と同様に、タンク339を通って延びる、それぞれ取り付け部分352と354及び358と360に取り付けられた、第1及び2管348及び350を含む。示され実施形態において、取り付け部分354及び360は、それぞれキャップ356及び362にキャップされる。熱交換器346はタンク339に配置し、パイプ348と350の流体を連結する。熱交換器46は、パイプ348との接続点が取り付け部分354より取り付け部分352に近く、パイプ350との接続点が取り付け部分358より取り付け部分360に近い。従って、パイプ348の脚364は脚368より短く、且つ、パイプ350の(断熱材で断熱された)脚370は脚372より長い。これによって、熱交換器装置はN状の形になる。
【0049】
ポンプ14については、全ての実施形態において、吸気管18、排気管30及び呼吸パイプ32のそれぞれが気密容器20のベース20を通るとは限らない。いくつかの実施形態において、1つ以上のパイプは気密容器20の壁を通り得る。この場合には、パイプは、少なくとも容器20の壁を通る位置で、垂直に対して傾いていてもよい。
【0050】
いくつかの実施形態において、ポンプ14の排気口28は、容器20内に延びるより、むしろ容器20のベース22と同一平面であってもよい。ポンプ14のベースから下に延びる、いろいろなパイプ及び導管がベース22で取り外し可能である(例えば、ねじが切られている)ことも、組み立て/解体の便宜及び保管の便宜のために、可能である。後者は、図11に示される。
【0051】
図11を参照するに、図1のポンプの代替の実施形態1114が示される。示されるように、吸気管1118及び排気管1130はそれぞれ、少しだけ(又は全然)気密容器1120のベース1122の下に延びる。吸気管1118の下端1191は導管1117に(ヒーターへ)着脱可能に相互連結し、排気管1130の下端1193は導1131に(流体加熱/保存タンクへ)着脱可能に相互連結する。相互連結は、流体の相互連結であり、且つ、例えば、ねじの相互連結であってもよい。呼吸パイプ1132は上部1133及び下部1195を有する。上部1133は、剛体であって、上端1134が容器内にあり、容器1120の上端の内面より低いように容器1120のベース1122を通って上向きに伸びる。上部1133は少しだけ(又は全然)ベース1122の下に延びる(例えば、下端1194は、ベース1122と同一平面であり、又はベース1122直下に配置される)。呼吸パイプ1132の下部1195は、端部1194で上部1133に流体的、且つ着脱可能に連結されるし(detachably fluidly interconnected)、図11に示されるように柔軟であってもよい。呼吸パイプの(端部1134の体側にあるので)反対端(と呼ばれる)1136は、ポンプの作用中に沈むように、縁1137の下に、開いた容器1138内に収容される。なお、呼吸パイプ1132の下部1195及び(図1の)呼吸パイプ32は、一般的に(溢れた副流体のための)副流体の導管と呼ばれ得ることは理解されるべきである。
【0052】
流体加熱/保存タンク16のタンク部分39の大きさ及び形が実施形態によって変化することも理解されるべきである。収容タンク39が細長い(例えば、示されたように、円筒状)場合には、安定性のために、管48及び50が、例えば長さ方向より、むしろ(示されるように)長さ方向に垂直な方向に、タンク39内に取り付かれてもよい。しかし、これは必須ではない。
【0053】
図1の例示的なシステム10は、水である主液を加熱するためのシステムとして説明された。もちろん、同じやり方は、他の液体の流体のシステムにおいて、飲用又はその他のために、他の種類の主液又はガスを加熱するのに使用され得ることは理解されるべきである。
【0054】
以上説明された導管は、柔軟な、又は剛体の導管であってもよいことは理解されるべきである。
【0055】
はっきり説明されなく、且つ図において示されていないが、大気に開放されない流体加熱/保存タンク(例えば図1、4及び10のタンク16、116及び316)がタンクの壁又は底に排気弁を組み込み得ることも理解されるべきである。これは、例えばタンク内の圧力が極めて高くなるときにタンクの損害を避けるために、タンクの圧力を開放するのに使用されてもよい。また、タンクが最初に主流体で満たされる間に、タンクから空気を開放するのに機能されてもよい。
【0056】
以上説明された自稼動力ポンプは、収容タンクが主流体の吸気口と、主流体の排気口と、副流体の吸気口と、副流体の排気口と、保存タンク内に配置された、主流体から隔離されて液体である副流体を保存タンクを通して流すための、副流体の吸気口と副流体の排気口との間に流体を連結し、熱交換器を含む装置と、を有する主流体のための収容タンク、を有する如何なる流体加熱/保存タンクと使用され得ることは更に理解されるべきである。実施可能性については、装置が振動に対して安定されなくてもよい。
【0057】
流体加熱/保存タンクが、ポンプが自稼動力ポンプではない流体を加熱するシステムにおいて、使用され得ることは更に理解されるべきである。例えば、電動ポンプは自稼動力ポンプを置き換えてもよい。この場合には、ヒーター、ポンプ及びタンクの相対高さは、必ずしも図1に示されたものと同じではない。また、ポンプは、ヒーターの排気口から流体加熱/保存タンクの副流体の吸気口へ、且つ流体加熱/保存タンクの副流体の排気口からヒーターの吸気口へ副流体を循環する場合、必ずしも図1の自稼動力ポンプの、システムの閉ループ回路内の位置と同じ位置に配置されない。
【0058】
他の変更が当業者に明らかであるので発明は請求項において定義されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加熱された液体のための自稼動力ポンプであって、
ベースと上端を有する、前記加熱された液体を収容するための気密容器と、
吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、加熱された液体の吸気管と、
前記吸気管の前記端部より低い前記気密容器からの、加熱された液体の排気口と、
端部が前記気密容器内にあり、前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高く、且つ前記気密容器の前記上端の内面より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い前記呼吸パイプと、
前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された液体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、
を含む。
【請求項2】
前記排気口はベースと同一平面である請求項1のポンプ。
【請求項3】
前記吸気管及び前記呼吸パイプの前記気密容器外に延びる部分は取り外し可能である請求項1のポンプ。
【請求項4】
前記呼吸パイプの前記気密容器外に延びる部分は柔軟である請求項1のポンプ。
【請求項5】
前記排気口は、前記気密容器内に上に延びる排気管の端部を含む請求項1のポンプ。
【請求項6】
前記排気管の前記気密容器外に延びる部分は取り外し可能である請求項5のポンプ。
【請求項7】
前記吸気管、排気管及び呼吸パイプは前記気密容器の前記ベースを通る請求項5のポンプ。
【請求項8】
前記気密容器は断熱される請求項1のポンプ。
【請求項9】
流体を加熱するシステムであって、
主流体の吸気口と主流体の排気口と副流体の吸気口及び副流体の排気口とを有する主流体のための保存タンクと、
前記保存タンク内に配置された、前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して液体である副流体を流すための、前記副流体の吸気口と前記副流体の排気口との間に流体を連結し、熱交換器を含む装置と、
を含む流体を加熱し、保存するタンクと、
副流体のための吸気口及び副流体のための排気口を有する、前記流体を加熱し、保存するタンクより高い、前記副流体のためのヒーターと、
前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口から前記ヒーターの吸気口へ副流体を流すための戻し導管と、
ポンプが前記ヒーターの排気口のレベルより高い、液体である前記副流体のための自稼動力ポンプであって、
ベースと上端を有する、前記副流体を収容するための気密容器と、
吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、副流体の吸気管と、
前記吸気管の前記端部より低い、前記気密容器からの、副流体の排気口と、
前記呼吸パイプの端部が前記気密容器内にあり、前記自稼動力ポンプの前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高く、且つ前記気密容器の前記上端より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い呼吸パイプと、
前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された副流体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、
を含む自稼動ポンプと、
前記ヒーターの排気口から前記自稼動力ポンプの前記副流体の吸気管へ副流体を上に流すための導管と、
前記自稼動力ポンプの排気口から前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、
を含む。
【請求項10】
前記ヒーターは太陽電池ヒーターである請求項9の流体を加熱するシステム。
【請求項11】
前記気密容器は断熱される請求項9の流体を加熱するシステム。
【請求項12】
液体を加熱するシステムであって、
前記液体のための吸気口及び前記液体のための排気口を有する、前記液体を加熱するためのヒーターと、
ポンプが前記ヒーターの排気口のレベルより高い、前記加熱された液体を送るための自稼動力ポンプであって、
ベースと上端を有する、前記加熱された液体を収容するための気密容器と、
吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、加熱された液体の吸気管と、
前記吸気管の前記端部より低い、前記気密容器からの、加熱された液体の排気口と、 前記呼吸パイプの端部が前記気密容器内にあり、前記自稼動力ポンプの前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高く、且つ前記気密容器の前記上端より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い呼吸パイプと、
前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された液体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、
を含む流体を送るための自稼動力ポンプと、
前記ヒーターの排気口から前記自稼動力ポンプの前記加熱された液体の吸気管へ加熱された液体を上に流すための導管と、
を含む。
【請求項13】
前記ヒーターは太陽電池ヒーターである請求項12の流体を加熱するシステム。
【請求項14】
前記気密容器は断熱される請求項12の流体を加熱するシステム。
【請求項15】
流体を加熱し、保存するタンクであって、
主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、
前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通って副流体を流すための装置であって、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、
前記第1管と前記第2管との間に流体を連結する、且つ前記保存タンク内に配置された熱交換器と、
を含む装置と、
を含む。
【請求項16】
前記第1又は第2の取り付け部分のいずれか一方をキャップするためのキャップ、及び前記第3又は第4の取り付け部分のいずれか一方をキャップするためのキャップを更に含む請求項15の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項17】
前記第1又は第2の取り付け部分のいずれか一方、及び前記第3又は第4の取り付け部分のいずれか一方はねじが切られ、且つ前記キャップは適合するようにねじが切られている請求項16の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項18】
前記第1管及び前記第2管は略平行であって、且つ前記第1管、前記第2管、及び前記熱交換器は前記保存タンク内にH状又はN状の構造体を形成する請求項15の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項19】
前記第1管又は前記第2管のいずれか一方は断熱される請求項15の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項20】
前記保存タンクは大気に開いた請求項15の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項21】
前記保存タンクの底の上にあり、開いた端部を有する、前記保存タンク内に下に延びる副流体の導管であって、前記開いた端部は、前記保存タンクの内部との間に流体が連結され、前記主流体が前記副流体と同じである場合に前記流体を加熱し、保存するタンクの作用中に前記保存タンク内に溜まっている主又は副流体に沈み得る副流体の導管を更に含む請求項20の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項22】
前記副流体の導管は、自稼動力ポンプの呼吸パイプを含む請求項21の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項23】
前記保存タンクは、加圧され得る請求項15の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項24】
前記熱交換器が主熱交換器であって、溢れた副流体を前記主流体から隔離されて前記保存タンク内に保持するための副熱交換機であって、前記副熱交換器は、副流体の導管の端を収容するための開放された上端、及び前記保存タンクの底又はその底の近くにある下端を有し、前記副流体の導管の端は、前記流体を加熱し、保存するタンクの作用中に前記熱交換器内に溜まっている副流体に沈み得る副熱交換機を更に含む請求項23の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項25】
前記副流体の導管は、自稼動力ポンプの呼吸パイプを含む請求項24の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項26】
前記熱交換器を大気から遮断せずに、前記副熱交換器の前記開放された端をキャップするためのキャップを更に含む請求項24の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項27】
前記保存タンクは、ベースとベースに隣接した壁を更に含み、前記流体を加熱し、保存するタンクは、前記ベース又は前記壁に立つことが出来る請求項24の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項28】
前記保存タンクの前記壁の面積のほうが、前記保存タンクの前記ベースの面積より小さい請求項27の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項29】
流体を加熱するシステムであって、
流体を加熱し、保存するタンクであって、
主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、
前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して液体である副流体を流すための装置であって、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、
前記第1管と前記第2管との間に流体を連結する、且つ前記保存タンクないに配置された熱交換器と、
少なくとも前記第1又は第2取り付け部分のいずれか一方は、副流体の吸気口として機能し、少なくとも前記第3又は第4取り付け部分のいずれか一方は、副流体の排気口として機能すること、
を含む液体である副流体を流すための装置と、
を含む流体を加熱し、保存するタンクと、
前記副流体のための吸気口及び前記副流体のための排気口を有する、前記副流体のためのヒーターと、
前記ヒーターの排気口から流体を加熱し、保存するタンクの副流体の吸気口へ、且つ流体を加熱し、保存するタンクの副流体の排気口からヒーターの吸気口へ前記副流体を循環するためのポンプと、
を含む。
【請求項30】
流体を加熱するシステムであって、
流体を加熱し、保存するタンクであって、
主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、
前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して液体である副流体を流すための装置であって、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、
前記第1管と前記第2管との間に流体を連結する、且つ前記保存タンクないに配置された熱交換器と、
少なくとも前記第1又は第2取り付け部分のいずれか一方は、副流体の吸気口として機能し、少なくとも前記第3又は第4取り付け部分のいずれか一方は、副流体の排気口として機能すること、
を含む液体である副流体を流すための装置と、
を含む流体を加熱し、保存するタンクと、
吸気口及び排気口を有する、前記流体を加熱し、保存するタンクより高い、前記副流体のためのヒーターと、
前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口から前記ヒーターの吸気口へ副流体を流すための戻し導管と、
ポンプが前記ヒーターの排気口のレベルより高い、前記副流体のための自稼動力ポンプであって、
ベースと上端を有する、前記副流体を収容するための気密容器と、
吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、副流体の吸気管と、
前記吸気管の前記端部より低い、前記気密容器からの、副流体の排気口と、
前記呼吸パイプの端部が前記気密容器内にあり、前記自稼動力ポンプの前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高い、且つ前記気密容器の前記上端の内面より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い呼吸パイプと、
前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された副流体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、
を含む自稼動力ポンプと、
前記ヒーターの排気口から前記自稼動力ポンプの前記副流体の管へ副流体を上に流すための導管と、
前記自稼動力ポンプの排気口から前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、
を含む。
【請求項31】
前記ヒーターは太陽電池ヒーターである請求項30の流体を加熱するシステム。
【請求項32】
流体を加熱するシステムであって、
流体を加熱し、保存するタンクであって、
主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、
前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して副流体を流すための装置であって、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、
前記第1管と前記第2管との間に流体を連結し、且つ前記保存タンクないに配置された熱交換器と、を含み、
少なくとも前記第1又は第2取り付け部分のいずれか一方は、副流体の吸気口として機能し、少なくとも前記第3又は第4取り付け部分のいずれか一方は、副流体の排気口として機能する、
副流体を流すための装置と、
を含む流体を加熱し、保存するタンクと、
前記副流体のためのヒーターであって、前記ヒーターは副流体の吸気口及び副流体の排気口を有し、前記ヒーターの前記副流体の吸気口は前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口より低い、前記ヒーターの前記副流体の排気口は前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口より低い前記副流体のためのヒーターと、
前記ヒーターの前記副流体の排気口から前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、
前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口から前記ヒーターの副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、
を含む。
【請求項33】
前記ヒーターは太陽電池ヒーターである請求項32の流体を加熱するシステム。
【請求項34】
副流体の吸気口又
副流体の排気口として機能されない、前記第1、2、3又は4取り付け部分のいずれか1つをキャップするためのキャップを更に含み、前記キャップは前記副流体を大気圧に維持するための呼吸孔を含む請求項32の流体を加熱するシステム。
【請求項35】
副流体の吸気口又は副流体の排気口として機能されない、前記第1、2、3又は4取り付け部分のいずれか1つをキャップするためのキャップを更に含み、前記キャップは副流体が追及されることを可能とするように着脱可能である請求項32の流体を加熱するシステム。
【請求項1】
加熱された液体のための自稼動力ポンプであって、
ベースと上端を有する、前記加熱された液体を収容するための気密容器と、
吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、加熱された液体の吸気管と、
前記吸気管の前記端部より低い前記気密容器からの、加熱された液体の排気口と、
端部が前記気密容器内にあり、前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高く、且つ前記気密容器の前記上端の内面より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い前記呼吸パイプと、
前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された液体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、
を含む。
【請求項2】
前記排気口はベースと同一平面である請求項1のポンプ。
【請求項3】
前記吸気管及び前記呼吸パイプの前記気密容器外に延びる部分は取り外し可能である請求項1のポンプ。
【請求項4】
前記呼吸パイプの前記気密容器外に延びる部分は柔軟である請求項1のポンプ。
【請求項5】
前記排気口は、前記気密容器内に上に延びる排気管の端部を含む請求項1のポンプ。
【請求項6】
前記排気管の前記気密容器外に延びる部分は取り外し可能である請求項5のポンプ。
【請求項7】
前記吸気管、排気管及び呼吸パイプは前記気密容器の前記ベースを通る請求項5のポンプ。
【請求項8】
前記気密容器は断熱される請求項1のポンプ。
【請求項9】
流体を加熱するシステムであって、
主流体の吸気口と主流体の排気口と副流体の吸気口及び副流体の排気口とを有する主流体のための保存タンクと、
前記保存タンク内に配置された、前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して液体である副流体を流すための、前記副流体の吸気口と前記副流体の排気口との間に流体を連結し、熱交換器を含む装置と、
を含む流体を加熱し、保存するタンクと、
副流体のための吸気口及び副流体のための排気口を有する、前記流体を加熱し、保存するタンクより高い、前記副流体のためのヒーターと、
前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口から前記ヒーターの吸気口へ副流体を流すための戻し導管と、
ポンプが前記ヒーターの排気口のレベルより高い、液体である前記副流体のための自稼動力ポンプであって、
ベースと上端を有する、前記副流体を収容するための気密容器と、
吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、副流体の吸気管と、
前記吸気管の前記端部より低い、前記気密容器からの、副流体の排気口と、
前記呼吸パイプの端部が前記気密容器内にあり、前記自稼動力ポンプの前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高く、且つ前記気密容器の前記上端より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い呼吸パイプと、
前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された副流体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、
を含む自稼動ポンプと、
前記ヒーターの排気口から前記自稼動力ポンプの前記副流体の吸気管へ副流体を上に流すための導管と、
前記自稼動力ポンプの排気口から前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、
を含む。
【請求項10】
前記ヒーターは太陽電池ヒーターである請求項9の流体を加熱するシステム。
【請求項11】
前記気密容器は断熱される請求項9の流体を加熱するシステム。
【請求項12】
液体を加熱するシステムであって、
前記液体のための吸気口及び前記液体のための排気口を有する、前記液体を加熱するためのヒーターと、
ポンプが前記ヒーターの排気口のレベルより高い、前記加熱された液体を送るための自稼動力ポンプであって、
ベースと上端を有する、前記加熱された液体を収容するための気密容器と、
吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、加熱された液体の吸気管と、
前記吸気管の前記端部より低い、前記気密容器からの、加熱された液体の排気口と、 前記呼吸パイプの端部が前記気密容器内にあり、前記自稼動力ポンプの前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高く、且つ前記気密容器の前記上端より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い呼吸パイプと、
前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された液体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、
を含む流体を送るための自稼動力ポンプと、
前記ヒーターの排気口から前記自稼動力ポンプの前記加熱された液体の吸気管へ加熱された液体を上に流すための導管と、
を含む。
【請求項13】
前記ヒーターは太陽電池ヒーターである請求項12の流体を加熱するシステム。
【請求項14】
前記気密容器は断熱される請求項12の流体を加熱するシステム。
【請求項15】
流体を加熱し、保存するタンクであって、
主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、
前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通って副流体を流すための装置であって、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、
前記第1管と前記第2管との間に流体を連結する、且つ前記保存タンク内に配置された熱交換器と、
を含む装置と、
を含む。
【請求項16】
前記第1又は第2の取り付け部分のいずれか一方をキャップするためのキャップ、及び前記第3又は第4の取り付け部分のいずれか一方をキャップするためのキャップを更に含む請求項15の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項17】
前記第1又は第2の取り付け部分のいずれか一方、及び前記第3又は第4の取り付け部分のいずれか一方はねじが切られ、且つ前記キャップは適合するようにねじが切られている請求項16の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項18】
前記第1管及び前記第2管は略平行であって、且つ前記第1管、前記第2管、及び前記熱交換器は前記保存タンク内にH状又はN状の構造体を形成する請求項15の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項19】
前記第1管又は前記第2管のいずれか一方は断熱される請求項15の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項20】
前記保存タンクは大気に開いた請求項15の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項21】
前記保存タンクの底の上にあり、開いた端部を有する、前記保存タンク内に下に延びる副流体の導管であって、前記開いた端部は、前記保存タンクの内部との間に流体が連結され、前記主流体が前記副流体と同じである場合に前記流体を加熱し、保存するタンクの作用中に前記保存タンク内に溜まっている主又は副流体に沈み得る副流体の導管を更に含む請求項20の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項22】
前記副流体の導管は、自稼動力ポンプの呼吸パイプを含む請求項21の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項23】
前記保存タンクは、加圧され得る請求項15の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項24】
前記熱交換器が主熱交換器であって、溢れた副流体を前記主流体から隔離されて前記保存タンク内に保持するための副熱交換機であって、前記副熱交換器は、副流体の導管の端を収容するための開放された上端、及び前記保存タンクの底又はその底の近くにある下端を有し、前記副流体の導管の端は、前記流体を加熱し、保存するタンクの作用中に前記熱交換器内に溜まっている副流体に沈み得る副熱交換機を更に含む請求項23の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項25】
前記副流体の導管は、自稼動力ポンプの呼吸パイプを含む請求項24の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項26】
前記熱交換器を大気から遮断せずに、前記副熱交換器の前記開放された端をキャップするためのキャップを更に含む請求項24の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項27】
前記保存タンクは、ベースとベースに隣接した壁を更に含み、前記流体を加熱し、保存するタンクは、前記ベース又は前記壁に立つことが出来る請求項24の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項28】
前記保存タンクの前記壁の面積のほうが、前記保存タンクの前記ベースの面積より小さい請求項27の流体を加熱し、保存するタンク。
【請求項29】
流体を加熱するシステムであって、
流体を加熱し、保存するタンクであって、
主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、
前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して液体である副流体を流すための装置であって、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、
前記第1管と前記第2管との間に流体を連結する、且つ前記保存タンクないに配置された熱交換器と、
少なくとも前記第1又は第2取り付け部分のいずれか一方は、副流体の吸気口として機能し、少なくとも前記第3又は第4取り付け部分のいずれか一方は、副流体の排気口として機能すること、
を含む液体である副流体を流すための装置と、
を含む流体を加熱し、保存するタンクと、
前記副流体のための吸気口及び前記副流体のための排気口を有する、前記副流体のためのヒーターと、
前記ヒーターの排気口から流体を加熱し、保存するタンクの副流体の吸気口へ、且つ流体を加熱し、保存するタンクの副流体の排気口からヒーターの吸気口へ前記副流体を循環するためのポンプと、
を含む。
【請求項30】
流体を加熱するシステムであって、
流体を加熱し、保存するタンクであって、
主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、
前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して液体である副流体を流すための装置であって、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、
前記第1管と前記第2管との間に流体を連結する、且つ前記保存タンクないに配置された熱交換器と、
少なくとも前記第1又は第2取り付け部分のいずれか一方は、副流体の吸気口として機能し、少なくとも前記第3又は第4取り付け部分のいずれか一方は、副流体の排気口として機能すること、
を含む液体である副流体を流すための装置と、
を含む流体を加熱し、保存するタンクと、
吸気口及び排気口を有する、前記流体を加熱し、保存するタンクより高い、前記副流体のためのヒーターと、
前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口から前記ヒーターの吸気口へ副流体を流すための戻し導管と、
ポンプが前記ヒーターの排気口のレベルより高い、前記副流体のための自稼動力ポンプであって、
ベースと上端を有する、前記副流体を収容するための気密容器と、
吸気管の端部が前記気密容器内にあるように前記気密容器内に上に延びる、副流体の吸気管と、
前記吸気管の前記端部より低い、前記気密容器からの、副流体の排気口と、
前記呼吸パイプの端部が前記気密容器内にあり、前記自稼動力ポンプの前記排気口及び前記吸気管の前記端部より高い、且つ前記気密容器の前記上端の内面より低いように、前記気密容器内に上に延びる呼吸パイプであって、前記呼吸パイプの反対端が前記気密容器外にあり、前記ベースより低い呼吸パイプと、
前記反対端が、ポンプの作用中に開放された容器に溜まった加熱された副流体に沈み得るように、前記呼吸パイプの前記反対端を収容するための開放された容器と、
を含む自稼動力ポンプと、
前記ヒーターの排気口から前記自稼動力ポンプの前記副流体の管へ副流体を上に流すための導管と、
前記自稼動力ポンプの排気口から前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、
を含む。
【請求項31】
前記ヒーターは太陽電池ヒーターである請求項30の流体を加熱するシステム。
【請求項32】
流体を加熱するシステムであって、
流体を加熱し、保存するタンクであって、
主流体の吸気口及び主流体の排気口を有する、主流体のための保存タンクと、
前記主流体から隔離されて前記保存タンクを通して副流体を流すための装置であって、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第1取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第2取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第1管と、
1つの端部が前記保存タンクの壁にある第3取り付け部分に、他の端部が前期保存タンクの壁にある第4取り付け部分に取り付けられた、前記保存タンクを介して延びる第2管と、
前記第1管と前記第2管との間に流体を連結し、且つ前記保存タンクないに配置された熱交換器と、を含み、
少なくとも前記第1又は第2取り付け部分のいずれか一方は、副流体の吸気口として機能し、少なくとも前記第3又は第4取り付け部分のいずれか一方は、副流体の排気口として機能する、
副流体を流すための装置と、
を含む流体を加熱し、保存するタンクと、
前記副流体のためのヒーターであって、前記ヒーターは副流体の吸気口及び副流体の排気口を有し、前記ヒーターの前記副流体の吸気口は前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口より低い、前記ヒーターの前記副流体の排気口は前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口より低い前記副流体のためのヒーターと、
前記ヒーターの前記副流体の排気口から前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、
前記流体を加熱し、保存するタンクの前記副流体の排気口から前記ヒーターの副流体の吸気口へ副流体を流すための導管と、
を含む。
【請求項33】
前記ヒーターは太陽電池ヒーターである請求項32の流体を加熱するシステム。
【請求項34】
副流体の吸気口又
副流体の排気口として機能されない、前記第1、2、3又は4取り付け部分のいずれか1つをキャップするためのキャップを更に含み、前記キャップは前記副流体を大気圧に維持するための呼吸孔を含む請求項32の流体を加熱するシステム。
【請求項35】
副流体の吸気口又は副流体の排気口として機能されない、前記第1、2、3又は4取り付け部分のいずれか1つをキャップするためのキャップを更に含み、前記キャップは副流体が追及されることを可能とするように着脱可能である請求項32の流体を加熱するシステム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公表番号】特表2011−522144(P2011−522144A)
【公表日】平成23年7月28日(2011.7.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−507767(P2011−507767)
【出願日】平成21年5月7日(2009.5.7)
【国際出願番号】PCT/CA2009/000631
【国際公開番号】WO2009/135310
【国際公開日】平成21年11月12日(2009.11.12)
【出願人】(510297130)
【出願人】(510297141)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 (5)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成23年7月28日(2011.7.28)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年5月7日(2009.5.7)
【国際出願番号】PCT/CA2009/000631
【国際公開番号】WO2009/135310
【国際公開日】平成21年11月12日(2009.11.12)
【出願人】(510297130)
【出願人】(510297141)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 (5)
【Fターム(参考)】
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