具有過熱保護功能的太陽能熱水器的製作方法

2023-05-13 18:17:11

專利名稱：具有過熱保護功能的太陽能熱水器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能熱水器，特別是涉及一種具有過熱保護功能的太陽能
熱水器。
背景技術：
—種現有技術的太陽能熱水器包括集熱器、保溫水箱、連接管道和支架，保溫水箱 設置在支架的頂端，集熱器設置在支架的前側，集熱器中的真空管傾斜插裝在支架前側下 部的託盒和保溫水箱之間，連接管道設置在集熱器及保溫水箱內，用以將熱水從集熱器輸 送到保溫水箱、將冷水從保溫水箱輸送到集熱器，這種太陽能熱水器的缺點是，安裝不方 便，受天氣或季節變化影響大，供熱不穩定。 另一種現有技術是中國專利申請200710156133. 8披露的"即熱式太陽能熱水器" 包括太陽能集熱管和構件支架，數個太陽能集熱管排列在構件支架上，連體管中置SU形串 聯裝置件，太陽能集熱管插在SU形串聯裝置件的U形口，太陽能集熱管內的內流管插在SU 形串聯裝置件的S形通道中，SU形串聯裝置件首尾相接，第一個SU形串聯裝置件首端接進 水接口 ，最後一個SU形串聯裝置件尾端接出水接口 。這種即熱式太陽能熱水器不需要保溫 水箱，安裝方便，但是蓄積熱能差，不適合夜間、陰雨天使用，太陽能利用率低。 又一種現有技術的太陽能熱水器是將高潛熱相變材料置入太陽能集熱管中，利用 相變材料進行蓄熱，蓄熱密度較高，不僅穩定了太陽能集熱管內的溫度，提高了太陽能集熱 管的吸熱效率，而且無需保溫水箱，安裝方便，但是置有高潛熱相變材料的太陽能集熱管收 集熱量能力強，散熱能力較差，當相變材料蓄熱過熱時，會使太陽能集熱管內壓力過高，帶 來安全隱患或者導致材料變性。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種具有過熱保護功能的太陽能熱水器，能在太陽能過
剩時，排出部分熱水，防止相變材料過熱，提高太陽能相變蓄熱熱水器的安全性能。 為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是一種具有過熱保護功能的太陽能
熱水器，包括數個太陽能集熱管、進水管、出水管、保溫層、數個相變蓄熱器和溫控閥； 各相變蓄熱器設置在各太陽能集熱管內； 所述進水管套在出水管內； 所述出水管與相變蓄熱器連接； 所述溫控閥與出水管相連； 所述保溫層包於出水管、太陽能集熱管和出水管的連接口以及太陽能集熱管上端 的外部。 上述具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其中，所述進水管由進水總管與數個導 流管連接貫通構成；所述出水管由出水總管與數個換熱管連接貫通構成；各換熱管設置在 各相變蓄熱器中；所述各導流管置於各換熱管內，進水總管設置在出水總管內；所述溫控閥與出水總管相連；所述出水總管包在保溫層內。 上述具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其中，所述溫控閥包括閥體、彈簧、閥芯
芯體、相變材料、彈性元件、閥芯封頭、頂杆、閥蓋和連接口 ； 所述連接口設置在閥體底端的中央，該連接口與出水總管相連； 所述閥蓋設置在閥體的頂端，該閥蓋與閥體固定連接； 所述閥蓋設有一空腔，所述空腔的頂端設有至少一出水口，該空腔的底端設有一 閥口 ； 所述閥芯芯體設置在閥體腔內的上部，該閥芯芯體一端封閉，另一端開口 ； 所述彈簧設置在閥體的腔內，該彈簧的一端與閥體的底端連接，其另一端與閥芯
封頭連接； 所述相變材料置入閥芯芯體內； 所述彈性元件設置在閥芯芯體的開口端上，該彈性元件與閥芯芯體內的相變材料 緊密接觸；所述彈性元件的中央為一"U"型凹槽； 所述頂杆的一端置入彈性元件的"U"型凹槽內，其另一端穿過空腔底端的閥口伸 入空腔內，不接觸空腔的頂端； 所述閥芯封頭設置在彈性元件的頂端、環繞頂杆，該閥芯封頭與空腔底端的閥口 接觸，形成密封封口。 上述具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其中，所述相變蓄熱器包括固定端蓋、管 體緊固端蓋和相變材料，所述管體兩端開口 ，所述固定端蓋設置在管體的一端，該固定端蓋 與太陽能集熱管的密封端相對應，所述緊固端蓋設置在管體的另一端，所述相變材料置入 管體內。 上述具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其中，所述緊固端蓋焊接在管體上。 上述具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其中，所述相變蓄熱器的管體連接緊固 端蓋的一端為收縮口，所述緊固端蓋卡在管體的收縮口內，所述緊固端蓋與管體的收縮口 之間設有彈性密封圈，形成緊固端蓋與管體的收縮口彈性收縮連接。 上述具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其中，所述固定端蓋由尾端蓋和數個支 架組成，所述數個支架垂直設置在尾端蓋的一側面，或者數個支架垂直設置在管體下部的 內壁上，所述支架撐託著換熱管。 上述具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其中，所述緊固端蓋包括首端蓋、彈性密 封圈、擋環、密封脂和壓緊蓋，所述首端蓋一端的內壁上設有突臺，其另一端的外壁上設有 凹槽，首端蓋設有突臺的一端與管體連接，所述壓緊蓋插接在首端蓋外壁上的凹槽內，所述 彈性密封圈和擋環以相間隔的方式疊加在首端蓋的突臺與壓緊蓋之間，所述密封脂填充於 彈性密封圈、擋環以及換熱管之間的間隙內。 上述具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其中，所述換熱管為一端封閉、另一端開 口 ，所述換熱管的封閉端置入相變蓄熱器內，該封閉端位於數個支架間，並與相變蓄熱器的 尾端蓋設有間隙，所述換熱管的開口端的外表面設有接口 ，該接口與出水總管連接。 上述具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其中，所述換熱管與緊固端蓋相對應的 部位與緊固端蓋的彈性密封圈滑動連接。 本實用新型由於採用上述技術方案，使之與現有技術相比，具有以下優點和積極效果 1、本實用新型具有過熱保護功能的太陽能熱水器由於在出水管上連接溫控閥，出 水管內熱水溫度過高時，可由溫控閥排出熱水，帶走過量熱能，降低出水管內熱水溫度，從 而解除相變蓄熱器過熱的危險狀態，大大提高了太陽能相變蓄熱熱水器的安全性能。 2、本實用新型具有過熱保護功能的太陽能熱水器由於相變蓄熱器、進水管和出水 管採用套管結構，結構簡單。 3、本實用新型具有過熱保護功能的太陽能熱水器由於相變蓄熱器的緊固端蓋設 有密封脂，使換熱管與相變蓄熱器滑動連接，當相變材料過熱時，相變蓄熱器的管體內的高 壓力能推動換熱管向外移動，釋放出高壓力，完成過熱卸載，提高了相變蓄熱器過熱時的安 全性能。

圖1是本實用新型具有過熱保護功能的太陽能熱水器的結構示意圖。 圖2是本實用新型中溫控閥的結構示意圖。 圖3本實用新型中太陽能集熱管結構示意圖。 圖4是本實用新型中相變蓄熱器實施例之一的結構示意圖。 圖5是本實用新型中相變蓄熱器實施例之二的結構示意圖。 圖6是本實用新型中太陽能集熱管、相變蓄熱器、換熱管和導流管結合的結構示 意圖。
具體實施方式
以下參見附圖具體說明本實用新型的較佳實施方式 參見圖l，一種具有過熱保護功能的太陽能熱水器，包括數個太陽能集熱管1、數
個相變蓄熱器2、進水管、出水管、保溫層3和溫控閥4 ; 各相變蓄熱器2設置在各太陽能集熱管1內； 所述進水管由進水總管51與數個導流管52連接貫通構成； 所述出水管由出水總管61與數個換熱管62連接貫通構成； 各換熱管62設置在各相變蓄熱器2中；所述各導流管52置於各換熱管62內，進
水總管51設置在出水總管61內； 所述溫控閥4與出水總管61相連； 所述保溫層包於出水總管61、太陽能集熱管1和出水總管61的連接口以及太陽能 集熱管1上端的外部。 參見圖2，所述溫控閥4包括閥體41 、彈簧42、閥芯芯體43、相變材料44、彈性元件 45、閥芯封頭46、頂杆47、閥蓋48和連接口 40 ; 所述連接口 40設置在閥體41底端的中央，該連接口 40與出水總管61相連； 所述閥蓋48設置在閥體41的頂端，該閥蓋48與閥體41固定連接； 所述閥蓋48設有一空腔410，所述空腔410的頂端設有至少一出水口 49，該空腔 410的底端設有一閥口 411 ; 所述閥芯芯體43設置在閥體41腔內的上部，該閥芯芯體43 —端封閉，另一端開□; 所述彈簧42設置在閥體41的腔內，該彈簧42的一端與閥體41的底端連接，其另 一端與閥芯封頭46連接； 所述相變材料44置入閥芯芯體43內； 所述彈性元件45設置在閥芯芯體43的開口端上，該彈性元件45與閥芯芯體43 內的相變材料44緊密接觸；所述彈性元件45的中央為一"U"型凹槽； 所述頂杆47的一端置入彈性元件45的"U"型凹槽內，其另一端穿過空腔410底 端的閥口 411伸入空腔410內，不接觸空腔410的頂端； 所述閥芯封頭46設置在彈性元件45的頂端、環繞頂杆47，該閥芯封頭46與空腔 410底端的閥口 411接觸，形成密封封口。 上述溫控閥4中，閥體41用於連接出水總管61，彈簧42將閥芯封頭46壓緊於閥 口 411，閥芯芯體43用於存放相變材料44，彈性元件用於密封相變材料44。 所述溫控閥4的工作原理為溫度不高時，相變材料44體積較小，頂杆47不接觸 空腔410的頂端，閥芯封頭46壓封閥口 411，使溫控閥4處於斷開狀態；在高溫下，相變材 料44由固體變成液體，體積大幅膨脹，擠壓彈性元件45，彈性元件45將相變材料44膨脹產 生的壓力傳遞給頂杆47，頂杆47在壓力作用下向空腔410的頂端移動，接觸空腔410的頂 端並受到空腔410頂端的阻擋，反推彈性元件45，致使閥芯封頭46後退，打開溫控閥4的閥 □ 411。 參見圖3，所述太陽能集熱管1由外玻璃管11、內玻璃管12組成，所述外玻璃管11 和內玻璃管12均一端封閉，另一端開口，內、外玻璃管12和11同向相套，在開口端內、外玻 璃管12和11熔接形成一真空腔14。所述外玻璃管11和內玻璃管12均呈"U"型。 參見圖4、5，所述相變蓄熱器2包括固定端蓋21、管體22、緊固端蓋23和相變材料 7，所述管體22兩端開口 ，所述固定端蓋21設置在管體22的一端，該固定端蓋21與太陽能 集熱管1的封閉端相對應，所述緊固端蓋23設置在管體22的另一端，所述相變材料7置入 管體22內。 所述固定端蓋21由尾端蓋24和數個支架25組成，所述數個支架25垂直設置在 尾端蓋24的一側面(如圖4)，或者數個支架25垂直設置在管體22下部的內壁上(如圖 5)，所述支架25撐託著換熱管62。 所述支架25可為圓環或叉狀。 所述緊固端蓋23包括首端蓋26、彈性密封圈27、擋環28和壓緊蓋30，所述首端蓋 26 —端的內壁上設有突臺，其另一端的外壁上設有凹槽，首端蓋26設有突臺的一端與管體 22連接，所述壓緊蓋30插接在首端蓋26外壁上的凹槽內，所述彈性密封圈27和擋環28以 相間隔的方式疊加在首端蓋26的突臺與壓緊蓋30之間。 在彈性密封圈27、擋環28以及換熱管4之間的間隙內可填充密封脂29。 在圖4中，所述緊固端蓋23焊接在管體22上。 在圖5中，所述相變蓄熱器2的管體22連接緊固端蓋23的一端為收縮口，所述緊 固端蓋23卡在管體22的收縮口內，所述緊固端蓋23與管體22的收縮口之間設有彈性密 封圈20，形成緊固端蓋23與管體22的收縮口彈性收縮連接。 所述首端蓋26對管體22起連接作用、對彈性密封圈27、擋環28起固定作用，所述彈性密封圈27起密封作用，所述擋環28對彈性密封圈27起隔離、壓緊作用，所述密封脂 29起密封和潤滑雙重作用，所述壓緊蓋30起緊固作用。 參見圖6，所述相變蓄熱器2設置在太陽能集熱管1的內玻璃管12內，所述相變蓄 熱器2與內玻璃管12的內表面之間設有間隙。 所述相變蓄熱器2的工作原理是貯熱過程為太陽能集熱管1吸收太陽能並將太 陽能轉化成熱能，熱能經管體22傳遞給相變材料7，相變材料7貯存熱能；放熱過程為相變 材料7將貯存的熱能釋放，釋放出的熱能經換熱管62傳遞給導流管52導入的冷水；相變材 料7過熱時，管體22內壓力升高，管體22內的高壓力對換熱管62產生一個向外的推力，當 該推力大於彈性密封圈27施加給換熱管62的摩擦力時，換熱管62向管體22外移動，釋放 出高壓力，完成過熱卸載。 所述換熱管62為一端封閉、另一端開口的直管，所述換熱管62的封閉端63置入 相變蓄熱器2內，該封閉端63位於數個支架25間，並與相變蓄熱器2的尾端蓋24設有間 隙，所述換熱管62的開口端64的外表面設有接口 65，該接口 65與出水總管61連接。 所述換熱管62可通過其接口 65與出水總管61快速裝配，因此，安裝、拆卸非常方 便。 所述換熱管62與緊固端蓋23相對應的部位與緊固端蓋23的彈性密封圈27滑動 連接。 所述導流管52為兩端均開口的直管道，該導流管52插入換熱管62內，並與換熱 管62的封閉端63設有間隙。 導流管52插入換熱管62內形成了水的山型流道，增大了換熱面積，使換熱比較均 勻。 所述相變材料7置於相變蓄熱器2的管體22內，填充管體22的內表面與換熱管 62之間的間隙。 所述相變材料7可以為水化物、石蠟或瀝青。 本實用新型具有過熱保護功能的太陽能熱水器的工作原理為太陽能集熱管吸收 太陽能，並將太陽能轉化為熱能傳遞給相變蓄熱器，相變蓄熱器中的相變材料蓄熱，由進水 總管流進的冷水進入各導流管，相變材料釋放熱能，加熱冷水，熱水再由換熱管進出水總管 流出；太陽能過剩時，相變蓄熱器過熱，致使出水管內的水過熱，當出水管內水的溫度超過 溫控閥內相變材料相變溫度時，溫控閥內相變材料膨脹致使溫控閥打開，排出出水管內的 熱水，出水管內壓力降低，此時，出水管內壓力低於進水管內壓力，冷水從進水總管經導流 管進入相變蓄熱器，吸收相變蓄熱器過熱熱量，變成攜帶熱能的熱水，攜帶熱能的熱水進入 出水管，經溫控閥排出，如此不斷帶走相變蓄熱器內的過量熱能，直到出水管溫度降到溫控 閥內相變材料相變溫度以下，相變材料體積縮小，溫控閥關閉，相變蓄熱器過熱解除。 本實用新型具有過熱保護功能的太陽能熱水器的相變蓄熱器、進水管和出水管採 用套管結構，結構簡單。本實用新型具有過熱保護功能的太陽能熱水器在出水管上設置溫 控閥，能有效防止相變蓄熱器過熱，而該具有過熱保護功能的太陽能熱水器的相變蓄熱器 設有密封脂，使換熱管與相變蓄熱器滑動連接，也能起到防止相變蓄熱器過熱的作用，因此 本實用新型具有過熱保護功能的太陽能熱水器簡單可靠地解決了太陽能相變蓄熱熱水器 的過熱問題。
8
權利要求一種具有過熱保護功能的太陽能熱水器，包括數個太陽能集熱管(1)、進水管、出水管和保溫層(3)，其特徵在於，還包括數個相變蓄熱器(2)和溫控閥(4)；各相變蓄熱器(2)設置在各太陽能集熱管(1)內；所述進水管套在出水管內；所述出水管與相變蓄熱器(2)連接；所述溫控閥(4)與出水管相連；所述保溫層(3)包於出水管、太陽能集熱管(1)和出水管的連接口以及太陽能集熱管(1)上端的外部。
2. 如權利要求1所述的具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其特徵在於，所述進水管 由進水總管(51)與數個導流管(52)連接貫通構成；所述出水管由出水總管(61)與數個換 熱管(62)連接貫通構成；各換熱管(62)設置在各相變蓄熱器(2)中；所述各導流管(52)置於各換熱管(62)內， 進水總管(51)設置在出水總管(61)內； 所述溫控閥(4)與出水總管(61)相連； 所述出水總管(61)包在保溫層(3)內。
3. 如權利要求2所述的具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其特徵在於，所述溫控閥 (4)包括閥體(41)、彈簧(42)、閥芯芯體(43)、相變材料(44)、彈性元件(45)、閥芯封頭 (46)、頂杆(47)、閥蓋(48)和連接口 (40);所述連接口 (40)設置在閥體(41)底端的中央，該連接口 (40)與出水總管(61)相連； 所述閥蓋(48)設置在閥體(41)的頂端，該閥蓋(48)與閥體(41)固定連接； 所述閥蓋(48)設有一空腔(410)，所述空腔(410)的頂端設有至少一出水口 (49)，該空腔(410)的底端設有一閥口 (411);所述閥芯芯體(43)設置在閥體(41)腔內的上部，該閥芯芯體(43) —端封閉，另一端開口 ；所述彈簧(42)設置在閥體(41)的腔內，該彈簧(42)的一端與閥體(41)的底端連接， 其另一端與閥芯封頭(46)連接；所述相變材料(44)置入閥芯芯體(43)內；所述彈性元件(45)設置在閥芯芯體(43)的開口端上，該彈性元件(45)與閥芯芯體 (43)內的相變材料(44)緊密接觸；所述彈性元件(45)的中央為一"U"型凹槽；所述頂杆(47)的一端置入彈性元件(45)的"U"型凹槽內，其另一端穿過空腔(410) 底端的閥口 (411)伸入空腔(410)內，不接觸空腔(410)的頂端；所述閥芯封頭(46)設置在彈性元件(45)的頂端、環繞頂杆(47)，該閥芯封頭(46)與 空腔(410)底端的閥(411)接觸，形成密封封口。
4. 如權利要求2所述的具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其特徵在於，所述相變蓄 熱器(2)包括固定端蓋(21)、管體(22)緊固端蓋(23)和相變材料(7)，所述管體(22)兩 端開口，所述固定端蓋(21)設置在管體(22)的一端，該固定端蓋(21)與太陽能集熱管(1) 的密封端相對應，所述緊固端蓋(23)設置在管體(22)的另一端，所述相變材料(7)置入管 體(22)內。
5. 如權利要求4所述的具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其特徵在於，所述緊固端蓋(23)焊接在管體(22)上。
6. 如權利要求4所述的具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其特徵在於，所述相變蓄 熱器(2)的管體(22)連接緊固端蓋(23)的一端為收縮口，所述緊固端蓋(23)卡在管體 (22)的收縮口內，所述緊固端蓋(23)與管體(22)的收縮口之間設有彈性密封圈(20)，形 成緊固端蓋(23)與管體(22)的收縮口彈性收縮連接。
7. 如權利要求4所述的具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其特徵在於，所述固定端 蓋(21)由尾端蓋(24)和數個支架(25)組成，所述數個支架(25)垂直設置在尾端蓋(24) 的一側面，或者數個支架(25)垂直設置在管體(22)下部的內壁上，所述支架(25)撐託著 換熱管(62)。
8. 如權利要求4所述的具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其特徵在於，所述緊固端 蓋(23)包括首端蓋(26)、彈性密封圈(27)、擋環(28)、密封脂(29)和壓緊蓋(30)，所述首 端蓋(26) —端的內壁上設有突臺，其另一端的外壁上設有凹槽，首端蓋(26)設有突臺的一 端與管體(22)連接，所述壓緊蓋(30)插接在首端蓋(26)外壁上的凹槽內，所述彈性密封 圈(27)和擋環(28)以相間隔的方式疊加在首端蓋(26)的突臺與壓緊蓋(30)之間，所述 密封脂(29)填充於彈性密封圈(27)、擋環(28)以及換熱管(62)之間的間隙內。
9. 如權利要求8所述的具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其特徵在於，所述換熱管 (62)為一端封閉、另一端開口，所述換熱管(62)的封閉端(63)置入相變蓄熱器(2)內，該 封閉端(63)位於數個支架(25)間，並與相變蓄熱器(2)的尾端蓋(24)設有間隙，所述換 熱管(62)的開口端(64)的外表面設有接口 (65)，該接口 (65)與出水總管(61)連接。
10. 如權利要求8所述的具有過熱保護功能的太陽能熱水器，其特徵在於，所述換熱管 (62)與緊固端蓋(23)相對應的部位與緊固端蓋(23)的彈性密封圈(27)滑動連接。
專利摘要本實用新型涉及一種具有過熱保護功能的太陽能熱水器，包括多根太陽能集熱管、進水管、出水管、保溫層、多根相變蓄熱器和溫控閥；各相變蓄熱器設置在各太陽能集熱管內；所述進水管套在出水管內；所述出水管與相變蓄熱器連接；所述溫控閥與出水管相連；所述保溫層包於出水管、太陽能集熱管和出水管的連接口以及太陽能集熱管上端的外部。本實用新型具有過熱保護功能的太陽能熱水器在出水管上連接溫控閥，出水管內熱水溫度過高時，可由溫控閥排出熱水，帶走過量熱能，降低出水管內熱水溫度，從而解除相變蓄熱器過熱的危險狀態，大大提高了太陽能相變蓄熱熱水器的安全性能。
文檔編號F24J2/52GK201463340SQ20092006957
公開日2010年5月12日 申請日期2009年3月27日 優先權日2009年3月27日
發明者蘇樹強 申請人:上海錦立新能源科技有限公司