專利名稱：地熱能裝置和工藝過程的制作方法
I.發明的領域及用途簡介本發明涉及一種地熱能裝置及其利用。
更具體地講，加入到水傳送技術領域的現狀中去的原理是一種有價值的系統，該系統設有一套二級水管系統，該二級水管系統從飲用水區域的水管系統引出、并在通過用戶設備中的熱交換組件、但旁路掉用戶的體積監控計量裝置之后接著又回到上述飲用水區域的水管系統。
這樣能使供水公司以非消耗型工藝過程(procedure)輸送和用戶利用大量飲用水的熱能，而不利用水本身，并且極大體積的飲用水區域提供了巨大的熱能源或巨大的散熱裝置的地熱作用；然而迄今為止，由于消耗飲用水以及相應的飲用水的排出所產生的排水費用，熱交換裝置所用的水來自昂貴的飲用水，并且還浪費地使用了飲用水。
以便提供以所謂的“馬尾”形式緊密保持在一起的一束頭發，該束頭發由環繞著開口的本體材料所給予的橫向支承而被提供有支承特性。
這就提供了以下優越性，即不僅延伸通過開口的頭發束的外觀整潔且整齊，而且開口的冠頂位置還向頭發束提供了吸引人的垂直支承，即使環繞開口的帽體壁不具有顯著的垂直厚度或寬度，并且僅僅給予頭發束橫向支承的特性。另外，頭發束本身向帽子給予支承，以便將帽體固定在位。
在另一實施例中提供了另一個引人入勝的特點，即在不提供一個開口而提供至少兩個開口、并且諸開口沿著帽體的中線橫向間隔的情況下，可提供吸引人的雙重馬尾作用。
II.未能展示本發明新穎原理的已有技術已有技術中已知并使用了各種各樣具有適于體現本發明的新穎原理的支承體部分的帽子和帶邊帽。
這里當然設想了帽子和帶邊帽的多種特性、廣為傳播的知識和應用。
“閉合式”系統或“非消耗型”使用不必像水的“開放式”系統或“消耗型”使用水會流失至排水管或其它排出裝置。
因此，從邏輯上而言，供水公司的收費及用戶的支出應視邏輯需求差異而定，可很容易地察覺到，閉合水管內的水流過其體積未縮小的區域時，其成本不會像傳送的水的價格那樣多。
因此，本發明解決了關于成本和相關考慮事項的水傳送和供水類型的差異問題。
III.簡述發明系統及工藝過程在用一較佳實施例的一種系統及工藝過程來實施本發明的過程中，作為一條基本原理，即提供了在一種新穎的二級水管裝置中利用來自飲用水區域的飲用水的裝置。
該二級水管接入任一計量裝置的上游區域內，通過用于汲取其熱能的用戶設備的熱交換單元，并將來自二級水管的水返回至基本水管裝置，獲得了該區域內水溫的能量利益，而無須為水的自身消耗而支付費用。
更具體地講，雖然二級水管裝置與已有技術中的系統一樣輸送飲用水且通過用戶設備的熱交換組件，但該二級水管裝置設有一返回管線，這樣隨著在熱交換器中發生熱能變化，水通過該返回管線返回至基本供水管線。
較佳地，返回位置位于末級處理裝置的上游，這樣可確保對水的處理以及水的質量。
可選擇地，來自熱交換裝置的返回管線引入到其與基本水管的連接位置處，該連接位置位于預過濾和/或預凈化裝置其中之一的上游的一個位置上，尤其適用于某些需要將大量的污物引入到二級水管裝置中去的工業使用中。但是，由于飲用水區域中的水的體積要比二級能量水管內的水體積大得多，因此無論二級管線連接在基本管線的什么地方，所有再循環的飲用水均被恢復到接近飲用水區域的溫度上，與其在二級水管中流動時所發生的溫度變化無關。
其它的細節包含在更詳細的描述內。
IV.有助于展示此處專利性的已有技術的能力及推動作用(motivation)甚至在事后考慮本發明以確定其創造性和新穎性中，不僅承認且強調了已有技術具有許多可為本發明所用的細節，而且只有當已有技術對本發明的原理以及能力及推動作用兩方面的細節作了引導才會這樣。
即，要強調的是，已有技術已具有/或得知了若干詳細資料，這些資料獨個且累積地展示了該組合發明的非顯而易見性。例如(a)液壓管線、具體地講是水管系統和管網長期以來已被廣為使用；(b)各種類型的地下水沉積的特性、它們實際上取之不竭的數量、它們幾乎均恒的平均溫度等長期以來已為人所知；(c)已在許多地方安裝了水管系統；(d)流過各種設備中的熱交換組件的水的地熱效應已被長期利用；(e)用于本發明的工具的輕便性已確實可充分刺激制造商在原理已顯而易見的情況下作些改動以適應競爭工業中的市場競爭；(f)已有技術一直以來具有用來制造多種類型的水管系統和零部件的足夠的技術，比用來實現本發明的充分的技術還要多，但是只有當已設想了原理及其組合的情況下才會有本發明；(g)當相互分別地考慮問題、以及當從本發明的細節及這些細節的實現分別地考慮問題時，本發明所有的運行特征及細節優點實質上均隸屬于各種技術領域中的技術人員的技術之中，但是只有當脫離諸原理的整體和新穎組合進行考慮的情況下才會這樣，這些原理通過它們的協同組合實現了該優越的發明；(h)只有當從結構的觀點考慮問題時，本發明的細節是極其簡單且最基本的水管和從市場上買到的相關的各種液壓設備硬件；簡化結構實質上長期以來被認為是發明創造的標志；(i)類似地，并且長久以來被認為是新穎組合的創造性的標志是這樣一條實際原則，即在構造及原理兩方面不同于已有技術的本發明權利要求的組合所表示的那樣，假定本技術領域中的普通技術人員是沿用本技術領域中的傳統智慧進行思考的人，而不是承擔革新的人；以及(j)來自具有本發明特點的一種新穎的地熱裝置及工藝過程的可預知的利益似乎足夠高而使其他人將用這種類型的裝置來工作，但是只有當已設想了它所體現的原理的情況下才會這樣。
因此，雖然已有技術推測起來已具有足以刺激本發明的裝置及工藝過程發展的能力和推動作用，但仍存有這樣一個事實，即本發明仍期待著本發明人的創造力和創造性發現。盡管本文的許多說明充分展示了推動作用及能力，但是已有技術沒有提出本發明。
V.作為無法提供該新穎裝置及工藝過程的特定實例的已有技術鑒于本發明總的優點、生態優點等，可能難以意識到已有技術未能設想到本發明的組合目的和成就，即使水管及管道系統是相對普通且應用廣泛的設備，而且供水工業像其它工業一樣可采用在各個方面有所改進的改進設備。此外，專長于水區管線方面的人確實包含不計其數的、至少具有足夠的經驗、技能等的人，本發明已期待并嘗試了許久，但是只有在其因素和組合特性已顯而易見的情況下才能實現。
為發明人所知的已有技術的概括考慮可能有助于本發明原理的特性的研究；然而，像水管的使用及安裝都是眾所周知、且廣泛地為人所知以及被采用，只不過概括的暗示它們是多種多樣的、并且眾所周知的已有技術似乎是足夠的。
即，水管設備已為人所知并被采用，如果提出的改進是顯而易見的，可能要花費好幾十年的時間朝著本發明的方向進行改進。
此外，至于水管系統和作為動力職能的地熱作用，本文未宣稱具備新穎性；相反，本發明原理提供的是建立在水管系統的本質和功能上的組合，而不是它們功能的任何改動。
本文當然設想了各種水管設備，但是已有技術中的水管系統總的特性未能提供本發明特點的總體組合。為本發明人所知的這些系統是所謂的熱泵設備，此類設備是距本發明最近的設備了。
VI.已有技術沒有提出本發明組合原理的概述盡管有已有技術知識和使用的所有這些因素，但仍然期待著本發明人的思考、創意及創造來解決問題。更具體地講，關于作為整體來考慮的本發明的新穎性，思考已有技術的使用和需要有助于展示其與這些原理的對比，并強調了本文所示的本發明原理的進步性、新穎性且顯著的創造性，尤其關于本文詳細描述的裝置及工藝過程的實用性和經濟性。
此外，可能適用于該功能的諸如熱泵之類、為本發明人所知的已有技術中的系統和設備無法展示或提出作為一種組合的本發明原理的細節；與提出它們形成對比，甚至事后嘗試從向后觀察已有技術中發覺諸項提議，尤其因為已有技術長久以來已具備關于本發明細節及其裝置的推動作用，但是實際思考不同于本發明總體的組合原理的已有技術可更恰當地敘述為脫離了本發明原理的指導。
并且不僅設想、而且還強調了體現這些各個特點的該已有技術知識及相關創意的存在；關于本文作為整體來考慮的本發明組合的新穎性，與已有技術對照還有助于記住本發明原理的所需的改進、優越性及顯著的創造性。因此，如本文作為與所有的已有技術形成對照所示的那樣，強調了作為一種組合的本發明原理的顯著的創造性，并且該原理的特性及其結果也許能夠更易于被看作是一個發明。
雖已設想了多種已有技術，并展示了充分的推動作用，且設想了已有技術中的所有能力，但已有技術未能展示或提出本發明總體組合的細節，這是考慮該原理的創造特性的恰當且為人接受的方式。
即，雖然已有技術可能展示實現該整個發明的途經，但相當明確的是，還沒有任何一種已有技術在組合方面顯示出新穎且進步的、并提供本發明優點的原理，即使某些細節脫離組合的完成分別進行展示。
并且，已有技術缺乏實現本發明的經濟和生態特征以及其它優點的一種經濟型的發明，這些僅是已有技術探討的目標，必須被看作是長期感受的需要。
因此，設想并強調了各種原理及元件，已有多種設備在已有技術中廣為人知；盡管如此，已有技術仍不具備本文在不同于已有技術的新穎組合及其提議方面所提出和展示的原理和細節的特定組合，甚至僅有相當數量的實際低級結構(humility)，以避免事后不恰當地考慮本發明，這里需要將原理和成就實際看作是一種新穎組合以及特性中的創造性。尤其在這發明的時候，從本技術領域中的普通技術人員的立場觀察時，這是一個現實的思考，而無須嘗試在事后不使用未由已有技術所提議的詳細資料從已有技術重新構建本發明。
VII.附圖
簡介新穎且優越的本發明的上述描述是有些介紹和概括形式。而更具體的細節、原理及特點將在下文中加以敘述，并將結合相當示意性且具有用于示出發明原理的流程圖性質的附圖更為詳細地描述一圖示實施例；在該圖中水管是用于基本上從左流到右的水流，除了詳細描繪出的二級水管。
VIII.圖示實施例的詳細說明如圖所示，本發明原理提供并獲得一種新穎且優越的地熱能裝置10。
本文對該地熱能裝置10的描述是結合一基本供水裝置12來進行的。該基本供水裝置12如圖所示具有水管裝置14；飲用水通過該水管裝置14輸送至房屋16的區域，這些房屋是作為來自供水裝置12的飲用水的共享者被供應飲用水的。
用于構成基本水管裝置14內的飲用水的水通過基本輸入管線18輸送至客戶房屋的使用區域16內，該基本輸入管線可操作地從任何被用作為相關地下水源20的地方引出，以便將飲用水輸送至房屋區域16內。
當然，水源20取決于場所及可用性，諸如地下井、水庫或河流等。
此外，作為典型的已有技術的是設置了一個或多個水處理裝置，這里如圖所示設置了預凈化或預過濾裝置21和末級處理裝置22，它們可操作地位于基本水管裝置14中。
同樣作為已有技術的是設置了一計量裝置24，該計量裝置測量來自飲用水源的正在特定客戶管線25中進行輸送的、從區域16傳送至用戶房屋26的水的體積。
管線25如圖所示通向一飲用水使用件27，飲用水在該飲用水使用件使用之后通過管線28引入到廢液指示器29內。
無論來自輸出臟水或廢水、蒸發的噴灑草坪用水等的特定用戶諸排水管線28的損失通道(loss passage)是一條或多條，廢液指示器29皆用來指示總的廢液排出量。
同樣作為已有技術中供水系統的一部分的是許多用戶區域16的構件可操作地包含一熱交換裝置30，而不管是利用熱交換裝置行使水的一種或多種用途。
關于熱交換裝置30及其優越的用途，本發明原理與已有技術的不同之處在于，本發明提供了以下許多優點。
更具體地講，與熱交換裝置30有關的地熱能裝置10包括一改進的二級水管裝置32，不同于已有技術系統的是，該二級水管裝置未與廢料指示器29相連，而是與位于飲用水計量裝置24上游的飲用水區域16相連以便于再循環，這樣可避免以可飲用的形式輸送到房屋內的飲用水的大部分成本，但并不是必需如此連接，而是在僅僅利用水的熱能價值或目的的情況下如此連接。
即，二級水管裝置32可操作地通過用戶房屋26的熱交換裝置30而與三級水管34進行熱傳遞，三級水管構成了液體閉合回路，用于在熱交換裝置30內與從管線32流入到熱交換裝置30內的水建立熱傳遞關系。
(三級水管34內的水在離開熱交換裝置30之后將籍由泵35的泵送作用流過位于管線34內的熱(thermally-affected)水的一個或多個由圖中的標號37所表示的客戶使用點(usage)。)流過二級管線32和熱交換裝置30的基本水流如圖所示籍由四級管線36途經泵38，并與基本水管裝置14相連，較佳地如圖所示緊挨在末級處理裝置22的上游，以確保凈化可能包含在管線32和36內的任何污物。
二級水管裝置32/36如圖所示與位于飲用水處理裝置22上游的飲用水基本水管裝置14相連以確保凈化；并且較佳地，其中基本水管裝置14包含至少第一處理裝置22和第二處理裝置21(該第一處理裝置22可操作地位于第二處理裝置21的下游)，從而確保更進一步的凈化。
即，較佳地，二級水管裝置32/36設有至少兩個可選用的分支水管裝置36A和36B，其中一個分支水管裝置36A可操作地與介于所述第一處理裝置22與第二處理裝置21之間的基本水管裝置14相連，而另一個分支水管裝置36B則可操作地與位于第二處理裝置21上游的基本水管裝置14相連，從而確保更進一步可靠的過濾/凈化。
當然，也可設置附加線路。例如，如圖所示，可附設與管線36B的下游部分相連而將添加的水輸送至供水管裝置14的一附加輸入水管40；并且該水管40如圖所示具有一泵42、一計量裝置44和一閥46。
箭頭48示出了水流方向。
如圖所示，包含單向閥在內的其它閥50作為構件50設置在各條管線內。
雖然在本發明原理中的意義尤其顯著的計量裝置只有位于二級水管32和返回水管36下游的計量裝置24，但是還可在任何所需的地方、諸如三級水管34內的52處使用計量裝置。
IX.構件概述和運行細節，以及它們的優點本文詳述的本發明在原理和構成部件和特點兩方面中兼具優點；與上述已有技術中為發明人所知的其它系統相比，本發明提供了應當被考慮的、關于它們的單獨利益以及對于本發明整體而言任何可被考慮成為它們的合作利益的兩方面中的有利特點。這些特點包括(a)實現了使已流過輔助設備的熱交換裝置的地下水的溫度回復為較大體積的水的溫度；(b)避免了構建、操縱及維修保養水塔或者水通過其中進行循環的其它結構上的開銷，如散熱裝置工藝，從而克服了某些使用中的熱作用、或者通過使水再循環至飲用水區域的較大體積的水中而使水溫發生變化；(c)將諸如可選用的其它返回管線之類的輔助管線設置在位于預過濾處理裝置上游的一個位置點上；(d)給供水公司帶來更多的利益和/或向用戶提供更低的價格；(e)確保了所循環的水與其傳送過熱交換裝置之前一樣純凈；(f)實現了飲用水及水區所含的地下水源能的經濟利益；(g)在通過工業加工、熱泵、致冷器及其它實現能量傳遞的熱交換工藝過程之后水的額外經濟利益；(h)將對特殊的地熱或地下水井、或者特定用戶區域的投資降至最小；(i)更經濟地利用水區，特別有利于那些在接近地下水源區域方面受到限制的用戶；(j)將用于利用地熱而使用的地下水能源的高額初裝成本降至最小；(k)由于再循環的水可返回至水處理設備的特定的后方位置，因此顯著降低了在熱交換裝置中所用的部分飲用水成本。
這些及類似的所有相關的特定的有利特點是與申請人的原理相關且來自該原理的各細節的基本原理的功能，該原理是利用從飲用水區域流過熱傳遞設備的熱交換組件的水、以及將該能量變化但體積不變的水返回至其中一個水處理裝置(飲用水就是通過該水處理裝置引入到設備中去的)進行水的再循環。
X.關于發明組合的結論可以看到，根據本文所提出的發明原理及細節的組合所構造及使用的一種水系統或管道組件提供了所需的、且有利于安裝及工藝過程的新穎的原理，從而得到了諸優點，該優點是且提供了當如本文所提出的那樣使用時的專門的和特定的優點。
歸納總結總的特性及優越的原理，它們的新穎性和創造性由本文所示的優越組合中的原理及構造的新穎性特點及其新穎性原理所展示的，該新穎性原理不僅不同于已有技術中所有已知的原理、即使其它水系統已為人所知且被使用了幾十年，而且本技術領域中的普通技術人員并未提出此項成就、尤其并未將其實際考慮為一種包括諸元件的新穎組合，若單獨考慮這些元件，則這些組件的特性均類似于那些為絕大多數人所熟知的元件，確實包含了遍布全世界且用了許多年的供水系統及設備的大多數技術和專業知識。還沒有提出已有技術元件或部件修改任何其它的已有技術，以獲取本文所實現的總的組合的新穎原理的資料，其中具有該總的組合系統所提供的特殊優點；盡管供水系統被長時間且全世界范圍內使用，公開和秘密地操縱，但任何已有技術缺乏該項提議。
本文具體描述的原理及構造上的差異造就了優于已有技術的優點；盡管在已設想了原理的情況下可使本發明的構造明顯地簡化、盡管它將給出優越之處以及盡管可獲得所有的材料，對于全世界所有的人而言，已有技術缺乏作為已有技術組合的本發明已成為了發明的非技術及公開性特點。
完全肯定，已有技術并未提出本文在總的組合中所體現的已有技術細節的特殊組合，其特殊細節及利用中的該項成就基本上且有利地脫離了已有技術，即使已有技術具有某些用了多年的相似系統。作為一個整體，僅僅與它們單獨的細節相對照，作為整體結合有在它們的組合中不同于現有技術的諸特征的一個組合，以及還從現有技術沒有實現該組合所獲得的特殊優越性的觀點，考慮整個設備的主題來觀察此非明顯性時，與現有技術的整體差別是特別顯著的。
因此，從上述結合附圖對這些圖示實施例所作的本發明描述可以看到，本發明提供了一種新穎且優越的系統及工藝過程的新的、有用的原理，擁有且產生了構成和使用中所需的優點及特征，并實現了包括那些在上文中指出的以及其它的、本發明所固有的預期目的。
在不脫離本發明新穎原理的范圍的情況下，可對本發明作多種修改及變型；因此，本發明不受特定實施例、或者本文所描述或圖示的多個構件的類型或安排的限制。
權利要求
1.一種與基本供水裝置相關的地熱能裝置，所述基本供水裝置具有基本水管裝置，飲用水通過所述基本水管裝置輸送至房屋區域內，所述房屋是作為來自所述供水裝置的所述飲用水的共享者而被供應的，用于構成所述基本水管裝置內的飲用水的水通過可操作地從相關地下水源引出到達所述區域的房屋的基本輸入管線輸送至所述房屋區域內，存在著來自從所述區域至用戶房屋的飲用水供源的一管線，存在著可操作地位于所述基本水管裝置內的水處理裝置，存在著可操作地位于所述來自從所述區域至用戶房屋的飲用水供源的管線內的一計量裝置，可操作地包含熱交換裝置的一用戶區域，與此相關的所述地熱能裝置具有一改進的二級水管裝置，所述二級水管裝置與位于所述用戶區域的計量裝置上游的所述飲用水區域相連，從而所述用戶的計量裝置將顯示出由所述用戶地熱裝置所使用的水量；并且所述二級水管裝置可操作地通過所述用戶的熱交換裝置，并可操作地與所述基本水管裝置相連。
2.如權利要求1所述的地熱能裝置，其特征在于，所述二級水管裝置與位于飲用水處理裝置上游的所述基本水管裝置相連。
3.如權利要求1所述的地熱能裝置，其特征在于，所述基本水管裝置包含至少一第一處理裝置和一第二處理裝置，所述第一處理裝置可操作地位于所述第二處理裝置的下游，所述二級水管裝置設有至少兩個可選用的分支水管裝置，其中一個分支水管裝置可操作地與介于所述第一和第二處理裝置之間的所述基本水管裝置相連，而另一個分支水管裝置則可操作地與位于所述第二處理裝置上游的所述基本水管裝置相連。
4.一種與基本供水裝置相關的地熱能工藝過程，所述基本供水裝置具有基本水管裝置，飲用水通過所述基本水管裝置輸送至房屋區域內，所述房屋是作為來自所述供水裝置的所述飲用水的共享者而被供應的，用于構成所述基本水管裝置內的飲用水的水通過可操作地從相關地下水源引出到達所述區域的房屋的基本輸入管線輸送至所述房屋區域內，存在著來自從所述區域至用戶房屋的飲用水供源的一管線，存在著可操作地位于所述基本水管裝置內的水處理裝置，存在著可操作地位于所述來自從所述區域至用戶房屋的飲用水供源的管線內的一計量裝置，可操作地包含熱交換裝置的一用戶區域，與此相關的地熱能工藝過程具有一改進的二級水管裝置，所述二級水管裝置與位于所述用戶區域的計量裝置上游的所述飲用水區域相連，從而所述用戶的計量裝置將顯示出由所述用戶地熱裝置所使用的水量；并且所述二級水管裝置可操作地通過所述用戶的熱交換裝置，并可操作地與所述基本水管裝置相連。
5.如權利要求4所述的地熱能工藝過程，其特征在于，所述二級水管裝置與位于飲用水處理裝置上游的所述基本水管裝置相連。
6.如權利要求4所述的地熱能工藝過程，其特征在于，所述基本水管裝置包含至少一第一處理裝置和一第二處理裝置，所述第一處理裝置可操作地位于所述第二處理裝置的下游，所述二級水管裝置設有至少兩個可選用的分支水管裝置，其中一個分支水管裝置可操作地與介于所述第一和第二處理裝置之間的所述基本水管裝置相連，而另一個分支水管裝置則可操作地與位于所述第二處理裝置上游的所述基本水管裝置相連。
全文摘要
一種地熱能裝置及系統(10),其中飲用水區域(12)為二級水管系統(32)所利用,以便將飲用水(12)從來自飲用水區域(12)、但位于用戶計量裝置(24)上游的用戶管線(16)的入口(18)傳送通過用戶熱交換設備(30),并在該區域的末級處理加工裝置上游的一個位置點處返回至區域(12)。因此,在不增加用戶所用的飲用水體積(27)的成本的情況下利用區域12內的水的熱能,而且如果二級水管系統(32)中含有某些污物的話,則還可再次進行加工處理;雖然二級水管系統(32)將由于熱交換設備(30)的作用而使其溫度有所變化的水重新送回區域(14),但飲用水區域(12)中相對較大體積的水確保了返回的水幾乎不會使飲用水區域(12)的溫度有所變化。
文檔編號F03G7/00GK1260028SQ97182314
公開日2000年7月12日 申請日期1997年7月23日 優先權日1997年7月23日
發明者詹姆斯·R·哈丁 申請人:詹姆斯·R·哈丁