いじくりの愛好家は、常に自分の強み、忍耐力、廃棄物に用途を見出すでしょう。ほとんど無料のコンポーネントのうち、日常生活で非常に役立つものを簡単に構築できます。
例えば、彼らは何も使わずに自分の手で効果的なフレネットヒートポンプを作ることができます。しかし、彼らは知識の蓄積とスキルのストックを補充します、そしてこれは貴重です、そうではありませんか?
提供される情報は、ユニットの動作原理を理解するのに役立ちます。私たちの助けを借りて、あなたはデザインを決定し、モデルがどのように作られているかを知ることができます。このタイプのヒートポンプの製造に関する明確な指示は、独立した家庭の職人を効果的に支援します。
生産的な自家製製品の製造に関する実際的な推奨事項と、そのような機器を操作するためのヒントを提供します。
デバイスの動作原理
費用対効果の高い暖房の問題に接触する人、「ヒートポンプ」という名前はよく知られています。特に、陸水、水水、または空気水などの用語と組み合わせて。
Frenettデバイスを備えたこのようなヒートポンプには、実際には共通点はありません。名前と最終結果に加えて、最終的に加熱に使用される熱エネルギーの形で。
カルノーベースのヒートポンプは、暖房を組織化する費用効果の高い方法として、また環境に優しいシステムとして非常に人気があります。
このような複雑なデバイスの動作は、天然資源(地球、水、空気)に含まれる低ポテンシャルエネルギーの蓄積と、高ポテンシャルの熱エネルギーへの変換に関連しています。
Eugene Frenettの発明は、まったく異なる方法で構成され、機能します。
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フレットヒートポンプの外観
動作中にデバイスを暖める
主な構造コンポーネント
モデルの1つの実際の寸法
このデバイスの動作原理は、摩擦中に放出される熱エネルギーの使用に基づいています。設計は、互いに近くではなく特定の距離にある金属面に基づいています。それらの間の空間は液体で満たされています。
デバイスの部品は、電気モーターを使用して互いに対して回転し、ハウジング内部の流体と回転要素と接触している流体が加熱されます。
結果として生じる熱は、クーラントを加熱するために使用できます。一部の情報源は、この流体を直接加熱システムに使用することを推奨しています。ほとんどの場合、従来のラジエーターは自家製のフレネットポンプに取り付けられています。
暖房システムの冷却剤として、専門家は水ではなく油の使用を強くお勧めします。
ポンプの作動中、この流体は非常に熱くなる傾向があります。そのような状態の水は単に沸騰する可能性があります。密閉空間内の高温の蒸気は過剰な圧力を発生させ、これは通常、パイプまたはケーシングの破裂につながります。この状況でオイルを使用すると、沸点がはるかに高くなるため、はるかに安全です。
Frenettヒートポンプを作るには、エンジン、ラジエーター、いくつかのパイプ、スチールディスクロック、スチールディスク、金属またはプラスチックロッド、金属シリンダー、およびレンチセットが必要になります(+)
そのような熱発生器の効率は100%を超え、さらには1000%であるかもしれないという意見がある。物理学と数学の観点から、これは完全に正しい説明ではありません。
効率は、加熱ではなくデバイスの実際の動作に費やされたエネルギー損失を反映しています。むしろ、フレネットポンプの信じられないほど高い効率に関する驚異的な主張は、その効果を反映しており、それは本当に印象的です。デバイスの動作にかかる電気代は無視できますが、結果として得られる熱量は非常に顕著です。
たとえば、加熱用の加熱要素を使用して冷却剤を同じ温度に加熱するには、かなり大量の電力が必要になる可能性があります。このような電力消費量の家庭用ヒーターは、加熱することすらありません。
なぜすべての住宅および産業施設にそのようなデバイスが装備されていないのですか?理由は異なる場合があります。
第一に、水は油よりもシンプルで便利なクーラントです。高温になりませんので、こぼれた油を取り除くよりも水漏れの影響をなくす方が簡単です。
第二にフレットポンプが発明されたときには、集中暖房システムがすでに存在し、正常に機能していました。解体して熱交換器と交換するのは高額であり、多くの不便を招くため、このオプションを真剣に検討する人すらいない。ことわざにあるように、最高は善の敵です。
機器の使用に関する推奨事項
冷却剤として水を使用するEugene Frenettポンプのバリエーションがまだ存在することは注目に値します。しかし、通常、これらは専門の企業で使用される大規模な産業モデルです。
このようなデバイスの操作は、特別なデバイスを使用して厳密に制御されます。自宅で同様の安全レベルを提供することはほとんど不可能です。
ハバロフスクの科学者によって開発された産業用熱発生器の一般的なスキーム:1-容量; 2-入口パイプ; 3-出口パイプ; 4-給湯器; 5-ベアリングシャフト。水を熱媒体として利用
熱媒体として油ではなく水を使用するフレネットポンプの最も人気のあるバージョンは、ハバロフスクの科学者によって開発されたデバイスです。このキノコ型の構造では、水が特別に沸騰し、蒸気に変換されます。
次に、蒸気の反力を使用して、ポンプチャネルに沿った冷却液の移動速度を135 m /分に上げます。その結果、冷却剤を移動するためのエネルギーコストは最小限に抑えられ、熱エネルギーの形でのリターンは非常に高くなります。
ただし、このようなアセンブリは非常に堅牢でなければならず、事故を避けるためにその動作を常に監視する必要があります。
フレネットポンプの助けを借りて、大きな部屋や家全体の暖房を計画しているとしたらどうしますか?水は伝統的な熱媒体であり、ほとんどの暖房システムは水のために特別に設計されています。また、暖房システム全体に適切な液体オイルを充填すると、費用がかかる場合があります。
この問題は非常に簡単に解決されます。加熱されたオイルが加熱システムを循環する水を加熱する従来の熱交換器を追加で構築する必要があります。同時に、一部の熱は失われますが、全体的な影響は非常に顕著です。
Frenettヒートポンプは、床下暖房システムと組み合わせて使用できます。しかし、水の代わりに、パイプに液体オイルを注ぐ必要があります
興味深いアイデアは、暖かい床システムと組み合わせてFrenettポンプを使用することです。同時に、クーラントはコンクリートスクリードに敷設された細いプラスチックパイプを通過できます。
このような暖房システムは、通常の水床暖房と同じように機能します。もちろん、このタイプのプロジェクトは、高層アパートの建物では高層電気床暖房しか許可されていないため、民家でのみ実施できます。
このような装置を使用する実用的で便利な方法は、ガレージ、納屋、作業場などの小さな部屋を暖房することです。 Frenettポンプを使用すると、そのような場所での自律暖房の問題を効率的かつ迅速に解決できます。
結果として生じる熱効果と比較して、その動作のための電気コストは小さく、そのような集合体を構築することは最も単純な材料から難しくありません。
Frenettポンプの設計オプション
Eugene Frenettは、彼にちなんで名付けられたデバイスを発明しただけでなく、それを繰り返し改良し、デバイスのより新しい、より効率的なバージョンを考え出しました。
発明者が1977年に特許を取得した最初のポンプでは、2つのシリンダーしか使用されませんでした。
- アウター -中空シリンダーの直径が大きく、静止状態にある
- インテリア -容器の直径は、外筒の空洞の寸法よりわずかに小さい。
発明者は、2つのシリンダーの壁の間の結果として生じる狭い空間に液体油を注いだ。もちろん、この液体クーラントが配置されている構造の部分は、オイルの漏れを防ぐために注意深く密封されています。
これは、フレネットヒートポンプの非常に最初のバージョンの図です。回転軸は水平に配置され、クーラントは2つの作動シリンダー間の狭いスペースに配置されます(+)
内側のシリンダーは、静止した大きなシリンダーに対して高速で回転するようにモーターシャフトに接続されています。インペラ付きのファンが構造の反対側の端に配置されました。
動作中、オイルは加熱され、デバイスの周囲の空気に熱が移動しました。ファンにより、暖かい空気を部屋全体にすばやく広げることができます。
この構造は非常に強く加熱されたため、便利で安全な使用のために、構造は保護ケースに隠されていました。もちろん、空気循環のためにハウジングに開口部が作られました。
設計に追加された便利な機能はサーモスタットで、これによりFrenettポンプの操作をある程度自動化できます。
このヒートポンプのモデルの中心軸は垂直に配置されています。エンジンは下にあり、次に互いに入れ子になったシリンダーが取り付けられ、上にファンがあります。後に、水平中心軸を持つモデルが登場しました。
水平方向に回転シャフトを備えたFrenettヒートポンプのモデルが、内部に加熱されたオイルが循環する加熱ラジエーターと一緒に使用されました(+)
ファンではなく、暖房用のラジエーターと組み合わせて最初に使用されたのはこのような装置でした。エンジンを側面に配置し、ローターシャフトが回転ドラムを通過して外に出ます。
このタイプのデバイスにはファンがありません。ポンプからパイプを通って冷却液がラジエーターに移動します。同様に、加熱されたオイルは別の熱交換器に、または直接加熱パイプに除去できます。
その後、フレネットヒートポンプの設計が大幅に変更されました。ローターシャフトはまだ水平のままでしたが、内部は2つの回転ドラムとその間に配置されたインペラーで構成されていました。ここでも、液体オイルが熱媒体として使用されます。
このバージョンのFrenettヒートポンプでは、2つのシリンダーが並んで回転し、非常に耐久性のある金属(+)で作られた特別に設計されたインペラーによって分離されています
この構造が回転すると、オイルはインペラーに作成された特殊な穴を通過するときにさらに加熱され、ポンプケーシングの壁とそのローターの間の狭い空洞に浸透します。したがって、フレネットポンプの効率が大幅に向上しました。
Frenettヒートポンプ用のインペラーの端に沿って小さな穴が開けられています。クーラントは迅速かつ効率的に加熱され、通過します(+)
ただし、このタイプのポンプは家庭での製造にはあまり適していません。まず、信頼できる図面を見つけるか、設計を自分で計算する必要があります。これは、経験豊富なエンジニアのみが可能です。
次に、適切なサイズの穴のある特殊なインペラを見つける必要があります。ヒートポンプのこの要素は高負荷で動作するため、非常に耐久性のある材料で作成する必要があります。
自作デバイス
Frenettポンプのデバイスのオプションを検討することで、さまざまなタイプやタイプの設計で、ある程度の効率での動作原理を使用できることを理解できます。基本的な考え方は同じです:オイルで満たされた金属要素間の狭いスペース、および電気モーターによる回転。
この図は、デバイスの自己製造に通常使用されるFrenettヒートポンプの変形を示しています。設計の基礎は、ナット(+)で区切られた金属ディスクです。
自宅では、ほとんどの場合、狭い隙間で分離された一連の金属板で構成されるフレネットポンプが作られています。
このようなデバイスを作成するには、必要な材料を準備する必要があります。
- 中空の金属シリンダー;
- 中央に穴のある同一の鋼製ディスクのセット。
- 高さ6 mmのナットのセット。
- 通された鋼鉄棒:
- 延長シャフトを備えた電気モーター;
- ベアリング;
- ラジエーター;
- 接続パイプ。
ポンプのサイズは大きい場合と小さい場合があります。ただし、ディスク間の距離は正確に6 mmに維持する必要があります。標準のナットが仕切りとして使用され、鉄筋が構造の中心です。
その厚さはナットの直径に対応する必要があります。手元に糸のついた棒がない場合は、切るだけです。
Frenettヒートポンプの金属ディスクは、円筒体の直径よりもわずかに小さくして、自由回転と冷却液のより効率的な加熱を確保する必要があります。
明らかに、ディスクの穴は、軸シャフトに自由に配置できるようにする必要があります。ディスクの外径は、ケースより数ミリメートル小さくする必要があります。手元に既製の要素がない場合、ディスクは板金とは別にカットされるか、この作業はターナーに委託されます。
Frenettヒートポンプ用のスチールディスクは、適切な機器があれば自宅で切断できます。
円筒形の本体は、適切な構成の古い金属容器から作成するか、金属から溶接することができます。幅の広い金属パイプの切断にも適しています。
壁はシリンダーの端に溶接されています。オイルが漏れないように、ハウジングはきつくなければなりません。ケーシングの上端と下端に追加の穴を開ける必要があります。ラジエーターにつながる加熱パイプの入口と出口用です。
もちろん、すべての管継手は密封する必要があります。ネジ接続には、FUMテープ、リネンなどの特殊なシールが使用されます。ポリプロピレンパイプを使用する場合は、特別な継手と、場合によってはそのようなパイプを取り付けるためのはんだごてが必要になります。
Fresnettポンプの操作に高性能電気モーターは必要ありません。従来のファンなど、古くなったまたは壊れた家電製品から取り出されたデバイスが適しています。
電気モーターの主な目的は、シャフトを回転させることです。回転が速すぎると、デバイスが誤動作する可能性があります。構造が回転する速度が速いほど、熱媒体が加熱されます。
Frenettヒートポンプのシャフトを回転させるための小型モーターは、損傷した機器から取り外したり、店舗で購入したりできます
シャフトが自由に回転するためには、標準サイズの適切なベアリングが必要です。すべての要素の準備ができたら、デバイスの組み立てを開始できます。まず、ベアリング付きの中心軸をハウジング内部の下部に取り付けます。次に、スペーサーナットを軸にねじ込み、次にディスクを取り付け、再度ナットを取り付け、再びディスクを取り付けます。
ナットが付いているディスクは、ケースが上部に満たされるまで交互になります。準備段階でも、必要なディスクとナットの数を事前に計算できます。
ナットの厚さ(6mm)にディスクの厚さを加える必要があります。体の高さをこの数字で割ったもの。結果の数値は、「ナット+ディスク」のペアの必要数に関する情報を提供します。最後にナットを取り付けます。
ハウジングがこれらの可動要素で満たされた後、液体オイルで満たされます。油の種類は関係ありません。ミネラル、綿実、菜種など、熱に強く、硬化しない他の油でもかまいません。その後、トップカバーで覆い、そっと醸造します。
この時点で、ラジエーターパイプは通常、カバーに既に取り付けられています。便宜上、パイプへの装置の追加の設置およびメンテナンス中に、2つのストップコックを設置できます。次に、ヒートポンプの軸をモーターシャフトに接続する必要があります。
システムはネットワークに含まれ、リークをチェックし、デバイスのパフォーマンスを評価します。
自作のフレネットヒートポンプは、従来の鋳鉄製またはバイメタル製のラジエーターに接続でき、必要な暖房効果を提供します。
すべてが正しく行われると、ディスクのある軸が回転し始め、デバイス内のオイルが温まります。高温の熱媒体は、パイプの上部の穴を通って加熱ラジエーターに移動します。冷却されたオイルは、再加熱のために下部パイプを通ってヒートポンプ本体に戻ります。
システムを自動化するには、温度センサー付きの特別なリレーを使用して、ヒートポンプハウジングの熱を検出し、必要に応じてエンジンをオフまたはオンにします。これにより、システムの過熱、電気モーターの損傷を防ぎ、全体としてデバイスの寿命を延ばします。
Frenettポンプの興味深いバージョンがこのビデオで紹介されています。
残念ながら、フレネットポンプは暖房の分野で広く受け入れられていませんでした。このような家庭用の工業生産用の装置は、家電店では見つけるのが難しい。しかし、多くの民俗職人はこの科学者の成果をうまく利用し、家、サウナ、ガレージなどに応用しました。
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