專利名稱：屋頂用熱交換裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱交換裝置，特別是指一種設置于屋頂上并可透過太陽光照射或通以工作流體而改變流體或該裝置表面溫度的屋頂用熱交換裝置。
背景技術：
參閱圖1，熱交換原理可運用于一自然對流式太陽能熱水器1中，其設置于屋頂并架設于一支架2上，包含一儲水裝置11、一集熱裝置12，及配置于其間的多數(shù)管路13。該集熱裝置12傾斜地架設于該支架2上，而該儲水裝置11位于該集熱裝置12的上方并由一管路13連接該儲水裝置11一端及該集熱裝置12上端，而又一管路13則連接于該儲水裝置11下部及該集熱裝置12下方之間，另外再由一管路連接該儲水裝置11負責水液的補充及取用。
其中該集熱裝置12是為該太陽能熱水器1的心臟，具有多數(shù)并聯(lián)的銅管121，太陽的輻射熱被該集熱裝置12吸收而增加所述銅管121的溫度，并將熱傳導至流通于所述銅管121內的水中，致使水溫升高比重變小，而沿著所述銅管121往上升并由該管路13匯流入該集熱裝置12上方的儲水裝置11。該儲水裝置11底部為較冷的水液，因溫度較低而相對比重較大，因此自然下降分流入該集熱裝置12底部補充，而儲水裝置11上部溫度較高的水則由該接于上方的管路13取用。此循環(huán)動作乃利用太陽能源照射該集熱裝置12造成熱水器1內水的局部比重不均所產生比重差異的自然對流流動循環(huán)，將儲水裝置11內的水加熱。
太陽能熱水器1須將儲水裝置11設置于該集熱裝置12上方，并裝置同一平面上，且依地區(qū)緯度及日光照射位置決定該集熱裝置12設置的方位及傾斜的角度。而目前所使用的集熱裝置12為銅管121材質，除了造價昂貴外，其構造復雜且笨重。
另外，于高緯度或高海拔的溫帶及寒帶地區(qū)中，于春冬降雪之際常于屋頂上積滿厚重的積雪，其積雪的重量過重會損害建筑結構并危害到居住安全。如今除雪的方式不外乎是以人力方式逐步鏟除，更進步的則是通以電熱裝置將屋頂溫度升高，將積雪熔化而使其順向滑落，如此，前者需耗費大量人力且效率不佳，而后者卻又需要付出極高的設備費用及能源成本。
實用新型內容本實用新型的目的，在于提供一種根據(jù)熱交換原理而模仿一太陽能熱水器功能的熱交換裝置。
本實用新型的另一目的，在于提供一種構造簡單而成本低廉且具有相當結構強度而可當作屋瓦使用的熱交換板。
本實用新型的另一目的，在于提供一種鋪設于屋頂使用而利用流通于其間的工作流體本身所具有的熱量，而達到融化并清除表面積雪的裝置。
本實用新型屋頂用熱交換裝置是設置于屋頂上與多數(shù)管路配接使用，其內部通以工作流體而達到熱交換效果，該屋頂用熱交換裝置包含多數(shù)熱交換板及多數(shù)配接管路。
所述熱交換板間可縱向及橫向地組合使用，且每一熱交換板具有一殼體單元及一凹陷部。每一殼體單元為導熱材質制成并形成一容置空間，具有一頂壁、一與該頂壁相接近的底壁，該殼體單元還具有與該容置空間相連通的一第一通水口及一遠離該第一通水口的第二通水口。該凹陷部凹陷地設置于該頂壁與該底壁中的至少一者的內壁面上，而構成一條連通并延伸于二通水口之間，且連通該容置空間的通水道。
所述配接管路與所述熱交換板的第一通水口及第二通水口配接并連通熱交換板之間，使形成一供工作流體流動的通流系統(tǒng)。
借由上述熱交換板的結構形式，該交換裝置除了增加傳熱效果外，還可以當太陽能熱水器使用，或通以水流清除交換板上的積雪，其制作成本低廉，結構堅固。


下面通過最佳實施例及附圖對本實用新型屋頂用熱交換裝置進行詳細說明，附圖中圖1是一立體圖，說明以往太陽能熱水器架設于一支架上的狀態(tài)；圖2是一立體圖，說明本實用新型屋頂用熱交換板及熱交換裝置的較佳實施例組裝于一屋頂?shù)臓顟B(tài)；圖3是一立體圖，說明該較佳實施例的熱交換板設置于壓條上，而多數(shù)凸出部分散地突出于殼體單元的容置空間內并連抵于底壁的狀態(tài)；圖5是一局部剖視圖，說明該較佳實施例的多數(shù)熱交換板是裝設于一具傾斜角度的屋頂上；圖6是該較佳實施例的示意圖，說明本實用新型組裝于屋頂并通以工作流體后，達成熱交換的流動的狀態(tài)。
具體實施方式
參閱圖2至圖4，本實用新型屋頂用熱交換裝置的較佳實施例是組裝于一屋頂6使用，該熱交換裝置包含多數(shù)熱交換板3及多數(shù)連通其間的配接管路4，而使工作流體(本實施例中的工作流體為水)可流通其間。所述熱交換板3間可縱向及橫向地組合使用，每一熱交換板3概呈一扁型立方體，具有一殼體單元31及一形成于該殼體單元31上的凹陷部32，該殼體單元31由二薄型金屬板連焊而成并形成一密閉的容置空間316。本實施例中，殼體單元31先利用一頂壁311與一底壁312相接近并使其兩相反的側邊相接近而加以連焊，形成一具有二對向開口的容置空間，然后再分別于二開口外緣各對以一側壁313而形成該密閉的容置間316。然而上述只為本實施例殼體單元31的一組合態(tài)樣，熟知本項技藝者可知該殼體單元31也可由一平板型頂壁311與一截面呈U形的底壁312組合并于對向開口處封上二側壁313而形成該容置空間316，當然，該頂壁311與該底壁312也可為二截面皆呈U形結構對向焊接的組合模式。
如圖4，該頂壁311與該底壁312的間距約一公分高，本實施例中，該殼體單元31還具有多數(shù)由該頂壁311上表面向下點壓形成的凸出部33，而每一凸出部33隆起于該殼體單元31的容置空間316內并于組裝時得抵觸該底壁312，為強化該殼體單元31的結構，每一凸出部33更以點焊的方式與該底壁312連接固定。當通以水流后，多數(shù)突出于容置空間316內的凸出部33可增加頂壁311與水流間的接觸面積，以加強熱傳效果且不阻礙到工作流體于該容置空間316內的流通。
仍參閱圖2至圖4，本實施例中為方便說明，位于該殼體單元31上定義有一通過其幾何中心的第一直線L1，在該第一直線L1穿過的二側壁313上設有與容置空間316相連通的一第一通水口314及一第二通水口315，而一位于上方的熱交換板3的第一通水口314可與位于下方的另一熱交換板3的第二通水口315呈機械性公母套合式地組裝配接，借此連通上下縱向排列的兩熱交換板3內的容置空間316(見圖5)，達成該熱交換裝置中所述熱交換板3的縱向組合。
每一熱交換板3形成一通水道321，本實施例中在該頂壁311上再定義一條與該第一直線L1平行的第二直線L2，而該通水道321則是一由該頂壁311沿該第二直線L2而于其上壁面隆起而于內壁面相對凹陷的凹陷部32所構成，換言之，該凹陷部32即由制成該頂壁311的金屬板沿該第二直線L2向上彎折一拱弧形所構成，其形狀類似一橫切的上半截水管。然而在其他實施態(tài)樣中，該凹陷部32當不以如圖中3筆直延伸的樣態(tài)為限，其也可如蛇管般由該第一通水口314繞行至該第二通水口315，此外，該凹陷部32更可由該殼體單元的內壁直接刨削形成。由該凹陷部32所形成的通水道321與該容置空間316、該第一通水口314及該第二通水口315相連通，其有助于水流于容置空間316內的流動并有利于溫度較高的水液聚集于該通水道處321而向上匯流。然而該凹陷部32并非單只能形成于該頂壁311上，在其他樣態(tài)中也可分別對應地形成于該頂壁311及該底壁312上，同樣可形成一似圓管形的通水道321。
承上所述，該頂壁311及該底壁312是于二周側相互接合，而兩殼體311、312的接合處還形成一可使兩熱交換板3間作機械式疊合用的組合單元34，該組合單元34為由所述接合處鏡像向外延伸出一第一延伸翼341及一第二延伸翼342，而所述延伸翼341、342皆呈一截面為拱弧型的結構，用以作為兩兩熱交換板3橫向組合的機制并作以防止雨水滲入其間的間隙結構中。在設計樣態(tài)上，兩延伸翼341、342可單由一頂壁311或一底壁312的兩側邊延伸而出，也可由兩殼體311、312的側邊一齊延伸而出，更可由一殼體形成一第一延伸翼341而由另一殼體形成一第二延伸翼342。本實施例中，所述延伸翼由頂壁311與底壁312的兩對合焊接后，由該頂壁311的二側邊分別反向延伸，并彎折成一拱弧形的翼狀，如此設計可使兩橫向比鄰的熱交換板3間由一熱交換板3的第一延伸翼341與另一熱交換板3的第二延伸翼342作機械式形狀堆疊，達成該熱交換裝置中所述熱交換板3的橫向組合方式。
參閱圖4及圖5，本實施例是裝設于一具傾斜角度的屋頂6上，該屋頂6上橫向鋪設有多數(shù)間隔適當距離排列的壓條61，而每一壓條61則以多數(shù)壓條螺絲(圖未示)鎖固于該屋頂6上。于縱向組合方面，多數(shù)熱交換板3對應屋頂6的寬度由該第一通水口314與該第二通水口315相互配接組合而鋪設于所述壓條61上，形成一縱向排列的串聯(lián)的熱交換板3；橫向組合方面，則對應屋頂6的和度，將數(shù)排縱向排列的熱交換板3由所述延伸翼341、342以上述的方式交錯堆疊，并于兩交疊的延伸翼341、342上穿以螺絲343固定于壓條61上，如此可將所述熱交換板3固定于具有斜度的屋頂6上。
參閱圖6，該熱交換裝置還包含一設置于所述熱交換板3上方的儲水裝置5，該儲水裝置5是用以儲水并保持其內部的水溫，而多數(shù)配接管路4以并聯(lián)的方式連接所述布設于屋頂6的熱交換板3，其中一配接管路4匯集所述并排露出于上方的第二通水口315而與該儲水裝置5連接，而該儲水裝置5得另再外接一配接管路4供使用者取用內部的儲水。露出于下方的第一通水口314則以另一配接管路4匯流，供連接自來水的加壓管路而進水或除雪時自然排水用，而該功效將于下文中繼續(xù)敘述。
本實用新型之一功能是利用熱交換原理而模仿一太陽能熱水器，如圖6所示，該熱交換裝置于下方的配接管路4以加壓水流由下而上緩慢地通水后，可使所述串聯(lián)及并聯(lián)的容置空間316內逐漸充滿水液，過程中所述熱交換板3內的水液逐漸吸收由陽光照射而儲存于等該殼體單元31材料內的熱量，使流通其間的水液溫度逐漸升高，最后向上匯集流入該儲品裝置5供使用者取用，而于本實施例中可將殼體單元31的外表面漆成深色，如此可增加所述熱交換板3吸收陽光輻射的能力。
由于該數(shù)熱交換板3是由金屬板組合而成，其內的多數(shù)凸出部33以點焊的方式組合而強化該結構，本實用新型的另一功能則是利用所述可相互組合的熱交換板3來當作屋瓦鋪設于屋頂6使用，因為其間可通以水流，所以可隔絕大部分陽光的輻射熱交將其轉化成使用水的加熱熱源。
承上，本實用新型的再一功能則是利用同上述水流流動方向來達到清除屋頂6上積雪(圖未示)的效果。當適量的水由于下方的匯流管路4以加壓水流向上分流入所述熱交換板3，接著流進該儲水裝置5后再由一管路4流出，過程中來自溫度高于冰點的水流本身的熱量借所述殼體單元31傳導至與積雪接觸的表面而將積雪融化，由于屋頂6本身具有一定的斜度，所以融化的雪水提供相當?shù)母×皾櫥Ч沟撞咳诨姆e雪得順向滑落至地面而達到屋頂6除雪的功效。
歸納上述，本實用新型是利用雙面薄型金屬板連焊制成該熱交換板3，而多數(shù)熱交換板3鋪設于屋頂6作屋瓦，縱向比鄰的熱交換板3間以第一通水口314與第二通水口315相互配接，而橫向比鄰的熱交換板3間以所述延伸翼341、342交錯堆疊，再使用多數(shù)螺絲343將其鎖固于壓條61上。每一熱交換板3內還具有多數(shù)凸出部33點焊其間而強化其結構，并增加傳熱效果，然而盡管熱交換板3使用時內部充滿工作流體，但是因其由薄型金屬板制成且該頂壁311與該底壁312的間距只有約一公分高，負水后的總重量仍比傳統(tǒng)屋瓦還輕，所以為一般屋頂6的結構可以承受負荷。該熱交換裝置除了可當太陽能熱水器使用外，也可具有一般屋瓦的隔熱及防水的功能，更可借通以水流達到清除所述熱交換板3上積雪的效用，其構造較以往簡單且功能更甚，其制作成本低廉也較不易損壞，因此確實可達到本實用新型目的。
權利要求1.一種屋頂用熱交換裝置，設置于屋頂上與多數(shù)管路配接使用，其內部通以工作流體而達到熱交換效果；其特征在于該屋頂用熱交換裝置包含多數(shù)熱交換板，所述熱交換板間可縱向及橫向地組合使用，且每一熱交換板具有一殼體單元，為導熱材質制成并形成一容置空間，具有一頂壁、一與該頂壁相接近的底壁，該殼體單元還具有與該容置空間相連通的一第一通水口及一遠離該第一通水口的第二通水口，一凹陷部，凹陷地設置于該頂壁與該底壁中的至少一內壁面上，而構成一條連通并延伸于二通水口之間，且連通該容置空間的通水道；多數(shù)配接管路，與所述熱交換板的第一通水口及第二通水口配接并連通熱交換板之間，使形成一供工作流體流動的通流系統(tǒng)。
2.如權利要求1所述的屋頂用熱交換裝置，其特征在于該殼體單元呈一實質扁型立方體且其二相反的側邊由該頂壁及底壁相互接近且接合，而殼體單元還具有二對向設置的側壁分別封蓋該殼體單元的另二側邊。
3.如權利要求2所述的屋頂用熱交換裝置，其特征在于該第一通水口及該第二通水口分別位于二側壁上。
4.如權利要求1或3所述的屋頂用熱交換裝置，其特征在于一熱交換板的第一通水口與縱向相鄰的另一熱交換板的第二通水口可密合地組裝配接并連通兩容置空間。
5.如權利要求2所述的屋頂用熱交換裝置，其特征在于每一熱交換板還具有位于兩相反側邊，并與橫向鄰接的熱交換板相互接合的一組合單元。
6.如權利要求5所述的屋頂用熱交換裝置，其特征在于每一組合單元具有分別由該殼體單元的兩相反側邊反向向外延伸的一第一延伸翼及一第二延伸翼，而橫向比鄰的熱交換板間即由一熱交換板的第一延伸翼與另一熱交換板的第二延伸翼以機械式形狀堆疊組合。
7.如權利要求6所述的屋頂用熱交換裝置，其特征在于該第一延伸翼及該第二延伸翼由該頂壁及該底壁其中之一反向向外延伸而成。
8.如權利要求6所述的屋頂用熱交換裝置，其特征在于該第一延伸翼及該第二延伸翼由該頂壁及該底壁一并反向向外延伸而成。
9.如權利要求6、7或8所述的屋頂用熱交換裝置，其特征在于該組合單元還具有一穿設鎖固于所述延伸翼疊合處的螺絲。
10.如權利要求1所述的屋頂用熱交換裝置，其特征在于該凹陷部形成于該頂壁的內壁面上。
11.如權利要求1所述的屋頂用熱交換裝置，其特征在于該殼體單元還具有多數(shù)位由該頂壁與該底壁其中之一點壓形成的凸出部，每一凸出部相對隆起于該殼體單元的容置空間內并抵觸該底壁。
12.如權利要求11所述的屋頂用熱交換裝置，其特征在于所述突出于容置空間內的凸出部是以點焊的方式與相抵觸的壁面連接固定。
專利摘要一種屋頂用熱交換裝置，該熱交換板為導熱材質制成并形成一容置空間，且包含一殼體單元及一凹陷部；殼體單元具有一頂壁、一與該頂壁相接近的底壁，該殼體單元還具有一第一通水口及一遠離該第一通水口的第二通水口；該凹陷部凹陷地設置于該頂壁與該底壁中的至少一內壁面上，而構成一條延伸于二通水口之間且連通該容置空間的通水道，多數(shù)熱交換板是鋪設于一屋頂上并由多數(shù)管路與一儲水裝置配接，該熱交換裝置可利用太陽能輻射使內部的工作流體溫度升高而匯集取用或變換所述熱交換板表面的溫度，使其成為一種模仿太陽能熱水器功能的熱交換裝置。
文檔編號E04D13/18GK2809082SQ200520112869
公開日2006年8月23日 申請日期2005年8月3日 優(yōu)先權日2005年8月3日
發(fā)明者鄭國彥 申請人:鄭國彥