全日照四季太陽能熱水器的製作方法
2023-05-03 22:29:46
專利名稱：全日照四季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，特別是一種結構經改進的吸熱管為圓臺式結構的全日照四季太陽能熱水器。這種熱水器在寒冷的冬季仍能進行全日採暖。
現有的太陽能熱水器，一般都由貯水箱、集熱器等組成，並且大都採用板式結構，但這種結構熱效率並不高。另外為了便於採光，有的還需使用調節架。例如中國實用新型專利92208802號所公開的「太陽能玻璃鋼熱管熱水器」及中國實用新型專利92232730所公開的「熱管單向插入式太陽能熱水器」，由於都需要使用調節架調節採光角度，因此，結構複雜，安裝不方便，熱效率也不高。
本實用新型目的是提供一種結構簡單、安裝方便、熱效率高且價廉的冬夏均可全日採暖的太陽能熱水器。
本實用新型的目的是通過下述技術方案實現的一種太陽能熱水器，包括水箱、若干根熱管，其特徵是，每一熱管包括冷凝段和蒸發段，冷凝段的一端插入水箱，另一端從水箱底部朝外傾斜伸出，並使傾斜伸出部分的若干個熱管以圓臺形式排列，形成圓臺式結構。
本實用新型的另一個特點是，熱管以圓臺形式排列所形成的圓臺之母線與底面的夾角是根據所在地區的緯度設定時，其大小設為α，並滿足下列關係式β－10°≤α≤β＋10°
其中β為所在地區的緯度。最好取α等於β。
本實用新型的再一個特點是在熱管的蒸發段上，在熱管以圓臺形式排列所形成的圓臺的外側，設有透光度較好的外套層，在水箱託板底部的外側，圍有上固定環，熱管的上述另一端與下定位環固定連接，所述的外套層為間隔開的雙層，固定於上定位環與下定位環之間，並由玻璃鋼軟片製作。
本實用新型還有一個特點，在外套層的相對側，在熱管以圓臺形式排列所形成的圓臺內側，在吸熱翼片的內側和水箱底部，設有保溫層。保溫層採用膏狀稀土保溫材料。
此外，在水箱上部，設有倒「U」排氣管。出水管設在水箱底部。
本實用新型由於採用了圓臺式熱管排列結構，圓臺之母線與底面的夾角根據所在地區的緯度設定。這樣，既省去了調節架，又可以最合適的方向角度進行採光。既結構簡單，又改善了熱效率。尤其是在寒冷的冬季可以使用熱水及採暖。
還有，在熱管內充有低凝點、低沸點的導熱工質，從而保證了冬季正常運行及熱效率高。
再者，在熱管外部採用了雙層玻璃鋼軟片套層，有效地防止了熱輻射和對流造成的熱損失。在熱管裡側附有吸熱翼片，增大了熱管採光吸熱面，在吸熱翼片的背側設有稀土保溫層，對於吸熱翼片的背面起到隔熱保溫作用。
本實用新型的其他目的及優點，通過下文伴隨附圖對實施例的描述，會更加清楚。其中
圖1是本實用新型太陽能熱水器一實施例的局部剖視結構示意圖；圖2是
圖1的A—A斷面圖，圖中示出了熱管蒸發段的圓臺式排列結構；圖3是熱管的外型圖；圖4是密封膠塞的平面圖；圖5是下定位環的局部正面圖；圖6是圖5的B—B斷面圖；圖7是上定位環的局部正面圖；圖8是圖7的正截面圖。
以下結合附圖對本實用新型的最佳實施例進行詳述。但本專業領域的普通技術人員都會理解，本實用新型上文下文敘述時採用的術語，如上部、下底、內側、外側等等僅是為了敘述上的方便，並不構成對其結構的限制。
如
圖1至3所示，本實用新型的太陽能熱水器包括水箱3，若干根熱管4，熱管4採用如鋁等金屬材料製作，每一根熱管4包括冷凝段和蒸發段，作為冷凝段的一端插入水箱3內部，另一端從水箱3底部朝外傾斜伸出(其結構如圖3所示)，冷凝段與蒸發段間有夾角。使伸出水箱的若干個熱管部分以圓臺形式排列，形成圓臺式結構。
上述熱管以圓臺形式排列所形成的圓臺之母線與該圓底面的夾角其大小設為α，並且滿足β－10°≤α≤β＋10°其中；β為所在地區的緯度。
在本實用新型的最佳實施例中，圓臺之母線與下底面之間的夾角α最好取等於所在地區的緯度β。這樣，圖3所示熱管冷凝段與蒸發段之間的夾角為(90°＋β)。
為了防止熱管與水箱底部連接處可能出現洩漏，在水箱底部的孔緣與熱管外壁之間裝有截面為梯形的中空密封膠塞4(圖4)，材質選用橡膠，並且在水箱底部裝有託板8，託板8用相應的螺栓7和螺母9與水箱緊固連接在一起，其作用是將密封膠塞牢固地塞在水箱底孔，使熱管與膠塞間及膠塞與水箱底孔間實現液體密封。當然本實用新型並不限於這種密封結構，還可以採用如公知的「O」形密封圈等結構。
在水箱3的頂部設有排氣管1，排氣管1及進水管2，排氣管做成倒「U」型結構，既起到只排氣不排熱作用，又可使水箱內水面上方的壓力與大氣壓相等，利用高位差使水箱內的熱水能通過水箱底部的出水管5暢通地流到噴頭。另外，出水管5設在水箱3的底部，便於排出水中沉積物，使水箱內部不發生汙垢堆積。
上定位環13如
圖1及圖7、8所示結構，圍在託板8的下方，並做成圖示的階梯形。
下定位環14的結構如
圖1和圖5、6所示，可以做成環形的，也可以做成若干個弧段，每一弧段兩端以止口形式連接在一起，整體組成環形。其截面為階梯形的，並有傾斜孔15。這樣，熱管的另一端插入傾斜孔15中固定，便形成了圓臺結構。
外套層10做成雙層結構(
圖1)。選用玻璃鋼軟片，用氯丁膠之類的粘合劑粘貼在上、下定位環的臺階位置，玻璃鋼軟片要選用透光度較好的產品。這樣，可有效的防止散射和對流造成的熱損失。
在外套層10的相對一側，在熱管4蒸發段的內側，附有吸熱翼片11，材質可選用鋁。在翼片11的背面及水箱底部的外側設有稀土保溫層，採用膏狀稀土保溫材料，這樣便於施工。
此外，在本實用新型的最佳實施例中，熱管所圍成的圓臺尺寸可選用10根以上。
其工作原理如下陽光通過二層外套層10照射到熱管4及吸熱翼片11上，使熱管蒸發段內低沸點導熱工質蒸髮帶走熱量上升到冷凝段，熱管內高溫工質蒸汽在冷凝段被水箱內的低溫水冷凝成液體，沿管內避回流到蒸發段，同時將熱量傳遞給水箱內的低溫水，使水溫隨著時間的推移而不斷上升。
熱管蒸發段圍成圓臺式結構是為了從日出到日落的任何一時刻都有合適的方向角，有二分之一以上的圓臺側面積採光，加之太陽高度角即仰角，可由當地緯度設定，這樣就極大的提高了太陽能的利用率，起到了自動跟蹤太陽的作用。
水箱外的保溫可以防止冬季由於環境溫度低和寒風造成的散射和對流的熱損失，使水箱內的水不至因環境寒冷大量散失熱量而保持一定高的水溫。
熱管及其翼片背面採用保溫以及雙層外套層的共同作用是造成一個相對外界寒冷氣候的溫暖的小環境。加之熱管內採用低凝點、低沸點的導熱工質不會在冬季凝結，只要有陽光，有熱量，真空熱管內的低沸點工質便可以蒸發到冷凝段與水箱內的水進行熱交換，這就保障了冬季的正常運行。另外，圓臺部分的熱管外表面及其吸熱翼片都要塗黑，以利吸收熱量，這是普通技術人員都知曉的。
以上結合附圖對本實用新型的最佳實施例作了詳述，但本專業的普通技術人員都會理解。本實用新型並不限於上述結構，在不脫離本實用新型權利要求書範圍的前提下，還可以做出其它的變更或變型。
權利要求1.一種全日照四季太陽能熱水器，包括水箱(3)、若干根熱管(4)，其特徵是，每一根熱管包括冷凝段和蒸發段，冷凝段的一端插入水箱(3)，另一端從水箱底部朝外傾斜伸出，並使傾斜伸出部分的若干個熱管以圓臺式排列，形成圓臺式結構。
2.根據權利要求1所述的太陽能熱水器，其特徵是，熱管以圓臺式排列所形成的圓臺之母線與底面的夾角是根據所在地區的緯度設定的，其大小為α，並滿足下列關係式β－10°≤α≤β＋10°其中β為所在地區的緯度。
3.根據權利要求1或2所述的太陽能熱水器，其特徵是所述的α角等於β角。
4.根據權利要求1或2所述的太陽能熱水器，其特徵是，在熱管(4)的蒸發段上，在熱管以圓形式排列所形成的圓臺的外側，設有透光度較好的外套層。
5.根據權利要求4所述的太陽能熱水器，其特徵是水箱(3)的底部設有託板(8)，託板(8)底部熱管插入水箱處的外側，圍有上定位環(14)，熱管(4)的另一端與下定位環(13)固定連接，所述的外套層為間隔開的雙層，固定於上定位環(14)與下定位環(13)之間，並由玻璃鋼軟片製作。
6.根據權利要求5所述的太陽能熱水器，其特徵是，在所述的熱管以圓臺形式排列所形成的圓臺內側及吸熱翼片(11)的內側以及在水箱(3)的底部設有用稀土保溫材料製作的保溫層(12)。
7.根據權利要求1所述的太陽能熱水器，其特徵是，在所述的水箱(3)的底部，形成有若干個熱管(4)可以穿過的孔，在每根熱管外壁與孔之間裝有密封元件(6)。
8.根據權利要求1或2所述的太陽能熱水器，其特徵是，在水箱(3)的上部設有倒「U」形排氣管，在水箱(3)底部設有出水管(5)。
專利摘要一種全日照四季太陽能熱水器，該熱水器包括水箱，若干根熱管，每一熱管包含冷凝段和蒸發段，冷凝段的一端插入水箱之內，另一端從水箱底部朝外傾斜伸出，並使傾斜伸出部分的若干個熱管以圓臺形式排列，形成圓臺式結構，熱管以圓臺形式排列所形成的圓臺之母線與下底面的夾角由當地緯度所確定這樣。本實用新型省去了調節採光角度架其結構簡單，達到全日照的目的，並且熱管內裝有低凝點、低沸點的導熱工質，從而保證了四季正常運行，且具有熱效率高之優點。
文檔編號F24J2/32GK2231781SQ9520792
公開日1996年7月24日 申請日期1995年4月16日 優先權日1995年4月16日
發明者趙國柱 申請人:趙國柱