斷水過熱保護裝置及帶該裝置的太陽能相變蓄熱熱水器的製作方法

2023-11-11 23:07:52

專利名稱：斷水過熱保護裝置及帶該裝置的太陽能相變蓄熱熱水器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能熱水器，特別是涉及一種斷水過熱保護裝置及帶該裝置的太陽能相變蓄熱熱水器。
背景技術：
目前，太陽能熱水器多為真空管式太陽能熱水器，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。太陽能熱水器新的發展趨勢是使用相變材料，將相變材料設置在保溫水箱內或集 熱管內，相變材料蓄熱密度較高，可吸收或釋放大量熱能，能大大提高太陽能熱水器的吸熱 效率、穩定供水水溫，而且可使真空管式太陽能熱水器的保溫水箱體積大大減小，甚至省去 保溫水箱，使太陽能熱水器安裝方便，有利於環保節能的太陽能熱水器的推廣應用。在太陽能過剩時，太陽能熱水器內水溫會很高，造成太陽能熱水器內部熱壓過高， 尤其在外部斷水的情況下，高熱壓會帶來很大的安全隱患，但目前的太陽能熱水器無論是 真空管式太陽能熱水器還是太陽能相變蓄熱熱水器都沒有設置防斷水、過熱的保護裝置， 使得安全性能成為太陽能熱水器推廣應用的一個問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種斷水過熱保護裝置及帶該裝置的太陽能相變蓄熱熱水 器，在斷水過熱情況下能自然散熱，大大提高了太陽能熱水器的安全性能。為了達到上述目的，本發明的技術方案是一種斷水過熱保護裝置，其特徵在於， 包括水箱以及設置在水箱箱體上的溫控閥、通水口和出水口，所述通水口上設有單向閥，限 制水只能從箱內流出箱外。本發明另一技術方案是，一種帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，包 括數個太陽能集熱管、進水管、出水管、保溫層、數個相變蓄熱器和斷水過熱保護裝置；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；所述斷水過熱保護裝置分別與進水管、出水管連接；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。上述帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，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。上述帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，其中，所述斷水過熱保護裝置，包括水箱以及設置在水箱箱體上的溫控閥、通水口和出水口 ；所述溫控閥與出水總管相連；所述通水口上設有單向閥，限制水只能從箱內流出箱外，該通水口與進水總管相連。上述帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，其中，所述進水總管露在保 溫層外的一端處設有單向閥，限制水只能從外部流入進水管內；所述出水總管露在保溫層 外的一端處設有壓控閥。上述帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，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。上述帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，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封閉端相對應，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。上述帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，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管體下部的內壁上或垂直設置在尾端蓋的一 側面，所述支架撐託著換熱管。上述帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，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。上述帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，其中，還包括恆溫閥和輔助 加熱器；所述恆溫閥串接在進水總管與出水總管之間；所述輔助加熱器的進入口與出水總
管連接。本發明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、本發明斷水過熱保護裝置及帶該裝置的太陽能相變蓄熱熱水器由於設有斷水過熱保護裝置，能在斷水過熱情況下自然散熱，有效防止相變蓄熱器過熱，大大提高太陽能 熱水器的安全性能。2、本發明斷水過熱保護裝置及帶該裝置的太陽能相變蓄熱熱水器由於設有單向 閥與溫控閥，能減少太陽能熱水器在正常水壓無過熱狀態下的熱量損失。3、本發明斷水過熱保護裝置及帶該裝置的太陽能相變蓄熱熱水器由於設有恆溫 閥與輔助加熱器與太陽能集熱複合使用，使出水溫度穩定性高，太陽能優先使用，太陽能不 足時也能保證熱能的供給。


圖1是本發明斷水過熱保護裝置的結構示意圖。圖2是本發明帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器實施例一的結構示 意圖。圖3是本發明中溫控閥的結構示意圖。圖4是本發明中太陽能集熱管的結構示意圖。圖5是本發明中相變蓄熱器實施例一的結構示意圖。圖6是本發明中相變蓄熱器實施例二的結構示意圖。圖7是本發明中太陽能集熱管、相變蓄熱器、換熱管和導流管結合的結構示意圖。圖8是本發明帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器實施例二的結構示 意圖。
具體實施例方式以下參見附圖具體說明本發明的較佳實施方式參見圖1，一種斷水過熱保護裝置，包括水箱8以及設置在水箱8箱體上的溫控閥 4、通水口 9和出水口 11，所述通水口 9上設有單向閥10，限制水只能從箱內流出箱外。參見圖2，一種帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，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和斷水過熱保護裝置；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；所述斷水過熱保護裝置分別與進水管、出水管連接；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。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。所述斷水過熱保護裝置，包括水 箱8以及設置在水箱8箱體上的溫控閥4、通水口 9和出水口 11 ；所述溫控閥4與出水總管61相連；
所述通水口 9上設有單向閥10，限制水只能從箱內流出箱外，該通水口 9與進水總 管51相連；所述進水總管51露在保溫層3外的一端處設有單向閥13，限制水只能從外部流入 進水管內；所述出水總管61露在保溫層3外的一端處設有壓控閥12。所述單向閥13在進水管斷水情況下保證水箱8內的水不從進水總管51流出，所 述壓控閥12在進水管斷水情況下保證水箱8內的水不從出水總管61流出。參見圖3，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 Π ；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 Π 411。參見圖4，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5，所示為相變蓄熱器2的一實施例，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 管體22下部的內壁上，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 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。參見圖6，所示為相變蓄熱器2的第二實施例，實施例二與實施例一的區別在於， 所述數個支架25垂直設置在尾端蓋24的一側面；所述緊固端蓋23焊接在管體22上。所述相變蓄熱器2的工作原理是太陽能集熱管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6，相變材料6貯存熱能，冷水由進水總管51流入各導 流管52，此時，相變材料6將貯存的熱能釋放出來，釋放出的熱能經換熱管62傳遞給導流管 52導入的冷水，冷水吸熱後變成熱水，熱水經換熱管62流入出水總管61，向外供熱水；當太 陽能過剩時，相變材料7會過熱，導致相變蓄熱器2管體22內壓力不斷上升，相變蓄熱器2 管體22內的高壓力能推動換熱管62向外移動，釋放出高壓力，完成過熱卸載。參見圖7，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。相變材料7置於管體22內，避免了相變材料7與外界大氣接觸造成材料變性、大 氣汙染的問題，而且還能防止相變材料7洩露。所述相變材料7可以為水化物、石蠟或浙青。所述帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器的工作原理是在正常水壓 (進水管正常供水)非過熱狀態下，進水總管51上的單向閥13打開，斷水過熱保護裝置的單向閥10斷開，溫控閥4也處於斷開狀態，進水管、相變蓄熱器2和出水管內的水與水箱 8內的水相對是分離的，相變蓄熱器2管內熱量也很少傳遞給水箱8 ；在正常水壓過熱狀態 下，相變蓄熱器2過熱，溫控閥4打開，出水管熱水在進水管水壓作用下排入水箱8，冷水自 進水總管51經導流管52進入相變蓄熱器2，完成相變蓄熱器2降溫過程，當水箱8盛滿後， 多餘的水由排水口 11排出；在斷水(進水管不供水)過熱狀態下，進水總管51上的單向閥 13斷開，斷水過熱保護裝置的單向閥10打開，溫控閥4打開，由於出水管內水的溫度相對水 箱8內水的溫度較高，出水管熱水密度相對較小，在重力作用下出水管熱水經溫控閥4會向 上移動至水箱8，而水箱8內冷水會經斷水過熱保護裝置的單向閥10、進水管總管51、導流 管52進入相變蓄熱器2，相變蓄熱器2得以冷卻。參見圖8，帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，還包括恆溫閥14和輔 助加熱器15 ；所述恆溫閥14串接在進水總管51與出水總管61之間；所述輔助加熱器15的進入口與出水總管61連接。 所述恆溫閥14在熱水溫度超過設定溫度時與進水總管51中的冷水接通，以此來 降低熱水溫度變成溫水，溫水經輔助加熱器15流出以供使用，此時，輔助加熱器15不工作； 恆溫閥14在熱水溫度低於設定溫度時與進水總管51中的冷水切斷，熱水進入輔助加熱器 15，熱水經輔助加熱器15進一步加熱後達到設定溫度以供使用，此時，輔助加熱器15工作。
權利要求
一種斷水過熱保護裝置，其特徵在於，包括水箱(8)以及設置在水箱(8)箱體上的溫控閥(4)、通水口(9)和出水口(11)，所述通水口(9)上設有單向閥(10)，限制水只能從箱內流出箱外。
2.—種帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，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)和斷水過熱保護裝 置；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； 所述斷水過熱保護裝置分別與進水管、出水管連接；所述保溫層⑶包於出水管、太陽能集熱管⑴和出水管的連接口以及太陽能集熱管 (1)上端的外部。
3.如權利要求2所述的帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，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。
4.如權利要求3所述的帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，其特徵在於， 所述斷水過熱保護裝置，包括水箱(8)以及設置在水箱(8)箱體上的溫控閥(4)、通水口(9)和出水口(11)；所述溫控閥(4)與出水總管(61)相連；所述通水口(9)上設有單向閥(10)，限制水只能從箱內流出箱外，該通水口(9)與進水總管(51)相連。
5.如權利要求2所述的帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，其特徵在於， 所述進水總管(51)露在保溫層(3)外的一端處設有單向閥(13)，限制水只能從外部流入進 水管內；所述出水總管(61)露在保溫層(3)外的一端處設有壓控閥(12)。
6.如權利要求2所述的帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，其特徵在於， 所述溫控閥⑷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)底端的閥口(411)接觸，形成密封封口。
7.如權利要求2所述的帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，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。
8.如權利要求7所述的帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，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 管體(22)下部的內壁上或垂直設置在尾端蓋(24)的一側面，所述支架(25)撐託著換熱管 (62)。
9.如權利要求6所述的帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，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。
10.如權利要求2所述的帶斷水過熱保護裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，其特徵在於， 還包括恆溫閥(14)和輔助加熱器(15)；所述恆溫閥(14)串接在進水總管(51)與出水總 管(61)之間；所述輔助加熱器(15)的進入口與出水總管(61)連接。
全文摘要
本發明涉及一種斷水過熱保護裝置及帶該裝置的太陽能相變蓄熱熱水器，包括數個太陽能集熱管、進水管、出水管、保溫層、數個相變蓄熱器和斷水過熱保護裝置；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；所述斷水過熱保護裝置分別與進水管、出水管連接；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。本發明斷水過熱保護裝置及帶該裝置的太陽能相變蓄熱熱水器能在斷水過熱情況下自然散熱，有效防止相變蓄熱器過熱，大大提高太陽能熱水器的安全性能。
文檔編號F24J2/46GK101846408SQ200910048480
公開日2010年9月29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