CN102200350B - 太阳能高压蒸煮厨灶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生活设施，即一种太阳能高压蒸煮厨灶，包括集热管，其特点是：所说的集热管(1)是多支平置的集热管，各个集热管(1)的一端与连通管(2)通过耐压密封件对接，连通管(2)以及其他水循环管路均为耐压管件，在集热管(1)背面所对的平面上，设有凹面聚光板(3)，连通管(2)设有输热管(5)，输热管(5)接出蒸汽管(15)和热水管(16)，蒸汽管(15)或热水管(16)与高压蒸煮锅具(18)相接。有益效果是：单位面积热效率显著提高，可迅速烧制开水和蒸汽，可直接与高压锅具相连通，用于蒸煮饭菜、灭菌消毒及工业生产。增加了现有太阳能热水器的用途，减少了集热管的数量，具有体积小、重量轻、便于换水、清洁卫生、无烟无碳、成本低廉、使用方便等特点，可以替代煤电资源，提高人民的生活质量，市场前景十分可观。

Description

太阳能高压蒸煮厨灶

技术领域

本发明涉及一种生活设施，即一种太阳能高压蒸煮厨灶。

背景技术

将太阳能转换为热能的技术已有多种，其中太阳能热水器、太阳灶的应用较为普遍，但至今未见与蒸煮锅具直接连通的太阳能热水器或太阳灶。现有太阳能热水器由多支竖立的双层真空玻璃集热管和平置的水箱等组成，由于集热管之间存在空隙，接收面积较小，集热效率很低，而且不能聚光，光线接触集热管的初始温度低，加之水箱中的水量太多，升温速度慢，只适于储存能量，提供温水，不能快速烧制开水或蒸汽，难以满足蒸煮饭菜的需要。特别是低温季节，就连温水也不能提供，而且还要采取防冻措施。平置水箱难以清理积水，很不卫生，也不适于提供餐饮用水。与热水器相比，太阳灶的焦点温度较高，在焦点上装配水壶能够烧制开水，但太阳灶大多在室外，而蒸煮锅具大多装在室内，两者很难直接联通。此外，由于太阳能转化成本较高，要直接连接蒸煮锅具，则应当选择热量损失较少的高压锅具。可是，现有太阳能热水器和太阳灶的走水部件的强度都比较低，只能在常压下工作，不能直接与高压锅具直接连通。要提高现有设备的耐压性能，就必须增加现有管件的壁厚，这就要增加重量、体积和成本，因而推广难度很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能提供开水，又能直接与高压蒸煮锅具相连接进行高压蒸煮作业，并且便于清理积水，安全卫生，重量轻、体积小、造价低的太阳能高压蒸煮厨灶。

上述目的是由以下技术方案实现的：研制一种太阳能高压蒸煮厨灶，包括由双层真空玻璃管和里面的导热管构成的集热管，其特点是：所说的集热管平置，集热管内的导热管一端与竖立的连通管相连通，集热管与连通管通过耐压密封件对接，导热管和连通管以及水循环管路均为耐压管件，在集热管背面所对的平面上，设有凹面聚光板，连通管设有输热管，输热管接出蒸汽管和热水管，蒸汽管或热水管与高压蒸煮容器相接。

所说的连通管与集热管采用法兰盘或螺纹密闭对接。

所说的集热管是双层真空玻璃管和里面的导热管组成，导热管是一种内腔与连通管内腔相通的金属管，管内有一层硬瓷层，硬瓷层是陶瓷层或搪瓷层。

所说的集热管是由双层真空玻璃管和里面的超导管组成，超导管内腔密闭，里面装有导热介质，超导管一端有导热头进入连通管的内腔。

所说的连通管内的截面积≤集热管的截面积的3倍。

所说的连通管内截面积≥单支导热管内截面积≤各导热管内截面积之和。

所说的输热管上装有气液分离器，气液分离器有一个竖立的分离瓶，连通管接出的输热管上端接于分离瓶的上段，分离瓶上端接出蒸汽管，分离瓶下段接出热水管。

所说的连通管、集热管和聚光板，装在支架上，支架是由前支杆、后支杆连同侧拉杆、横拉杆组成的三角架，侧拉杆端部设有调整长度的长孔，前支杆下面设有万向轮。

所说的支架是由两支前支杆和一支后支杆连同侧拉杆组成，后支杆为立轴，立轴装配在立轴座上，立轴座设有与墙壁连接的结合部。

在集热管和聚光板所在的平面周围，至少一侧装有反光板。反光板是一种矩形镜面板，在所述平面上板的上部呈向外倾斜状。

本发明的有益效果是：单位面积热效率显著提高，可迅速烧制开水和蒸汽，采用耐压管件即可直接与高压锅具相连通，用于蒸煮饭菜、灭菌消毒及工业生产，扩大了现有太阳能热水器的用途，减少了集热管的数量，且具有体积小、重量轻、便于换水、清洁卫生、无烟无碳、成本低廉、使用方便等特点，可以替代煤电资源，提高人民的生活质量，市场前景十分可观。

附图说明

图1是第一种实施例的主视图；

图2是第一种实施例的左视图；

图3是第一种实施例的部件集热管的主视图；

图4是第一种实施例的部件的集热管左视图；

图5是第一种实施例的部件的连通管主视图；

图6是第一种实施例的部件的连通管左视图；

图7是第一种实施例的部件集热管的主视图；

图8是第一种实施例的部件的聚光板主视图；

图9是第一种实施例的部件的聚光板左视图；

图10是第一种实施例的部件的聚光板主视图；

图11是第一种实施例的部件的聚光板左视图；

图12是第一种实施例的结构原理图；

图13是第一种实施例的部件气液分离器的主视图；

图14是第二种实施例的主视图；

图15是第二种实施例的左视图；

图16是第三种实施例的主视图；

图17是第三种实施例的A-A俯视图；

图18是第四种实施例的主视图；

图19是第四种实施例的左视图；

图20是第四种实施例的工作原理示意图。

图中可见：集热管1，连通管2，聚光板3，上下水管4，输热管5，双层真空玻璃管6，导热管7，硬瓷层8，法兰盘9，水导管10，集热管对接口11，超导管12，导热头13，气液分离器14，蒸汽管15，热水管16，单向阀17，高压锅具18，分离瓶19，回流管20，支架21，前支杆22，后支杆23，侧拉杆24，万向轮25，横拉杆26，立轴27，立轴座28，反光板29，入射光线30，法线31，反射光线32。

具体实施方式

第一种实施例：如图1、2所示，这种太阳能高压蒸煮厨灶装有多支平置的集热管(1)，各个集热管(1)的一端均装在一个竖立放置的连通管(2)的一侧，集热管(1)的背面装有凹面聚光板(3)，每一支集热管(1)相对一个凹面。连通管(2)下面设有上下水管(4)，上面设有输热管(5)。结合图3、4可见，集热管(2)也是一种双层真空玻璃管(6)，里面装有一支导热管(7)。这里的导热管(7)的内腔与连通管(2)的内腔相通，是通水的水导管(10)，导热管很轻很薄，难以依靠自身的强度达到耐压的要求，内腔须设有硬瓷层(8)，硬瓷层(8)采用陶瓷层或搪瓷层，厚1-2mm，强度大幅提高，可承受5-6个大气压。现有高压锅一般只有4个大气压，因而完全可以和高压锅相接。图中可见，这种集热管(1)和连通管(2)之间通过法兰盘(9)高强度密闭对接。结合图5、6可见，连通管(2)一侧开有多个对接口(11)，对接口外面设有法兰盘(9)。连通管(2)是一种耐压管，可以采用高强度的金属材料制成。本例推荐管内采用硬瓷层(8)，硬瓷层(8)可以是陶瓷层，也可以是搪瓷层。陶瓷层多采用预制陶瓷管包覆而成，搪瓷层可以在管壁内涂层后高温烧结成型。硬瓷层(8)的厚度约2mm，耐压4-6个大气压。连通管(2)不同于现有太阳能热水器的水箱，其管径很小，只要能通水即可。为了便于安装集热管(1)，连通管(2)可以采用扁管，在大侧面上开孔连接集热管(1)。一般可按连通管(2)的截面积≤集热管的截面积的3倍来选择连通管(2)的参数。在加工条件较好的情况下，推荐按连通管(2)的截面积≥单支导热管的截面≤各导热管截面积之和的范围来选择。

上述集热管(1)和连通管(2)的对接也可以采用螺纹密闭对接，或采用其他对接方式，只要能够承受5-6个大气压即可，都应属于等同的技术方案。

图7介绍了另一种集热管(1)，集热管(1)外层也是双层真空玻璃管(6)，但里面的导热管(7)却是一种内腔密闭不与连通管(1)相通的超导管(12)，里面装有定量容易变相的导热介质。超导管(12)一端的导热头(13)进入连通管(2)的内腔，这种集热管(1)的承压能力更强。

结合图8、9可见，每根集热管(1)都与一个凹面聚光板(3)相对。这里的凹面最好是抛物面，也可以用圆弧面、椭圆面等近似替代。在加工条件较差的情况下，可以用图10、11所示的两片平板对成的锯齿面，其高度为集热管直径的2-5倍，锯齿开度90-120度角。实验证明，采用聚光板(3)可以将整个面积的光能聚焦到集热管(1)上，显著提高光能转化效率。同时还可以加大相邻集热管(1)之间的距离，减少集热管(1)的数量，但不减少产热量。一个3-5口人的家庭采用3-4支集热管(1)，即可满足蒸煮饭菜和使用热水的需求，从而降低了装置的成本。

图12介绍了这种太阳能高压蒸煮厨灶的使用状况，连通管(2)上面的输热管(5)接出一支蒸汽管(15)和一支热水管(16)。蒸汽管(15)和热水管(16)的另一端均与高压锅具(18)相接。这里的高压锅具(18)的种类很多，可以是高压蒸饭柜、高压蒸饭锅、高压蒸汽消毒柜等适合用气的设备。热水管(16)应接于煮饭锅、热水器、沐浴盆等用热水的器皿。热水管(15)和上下水管(4)都可以通过龙头放出开水供人们使用。上下水管(4)还可以向连通管(2)补水和排水。由于连通管(2)竖立或倾斜放置，内部积水可以排空，便于换水，保证水质清洁。

为了保证安全，在连通管(2)及高压锅具(18)的上面都装有安全阀。为了防止锅具(18)内的物品回流，在蒸汽管(15)上面还设有单向阀(17)。当然，在各个设计参数匹配合理时，不会出现回流现象，此阀可以不用。

蒸汽和热水的分离可利用高度差来实现，蒸汽管(15)的位置高于热水管(16)一定尺寸即可。但为了保证分离的质量，推荐采用气液分离器(14)。图13介绍了一种最简单的气液分离器(14)。其主体是一个较粗的竖立管状分离瓶(19)，连通管(2)上方接出的输热管(5)上端接于分离瓶(19)的上段，分离瓶(19)上端接出蒸汽管(15)，下段接出热水管(16)。热水管(16)最好分出一支回流管(20)接回连通管(2)。连通管(2)里的水受热沸腾后，从输热管(5)到达分离瓶(14)的上部，其中的水受重力作用向下流动，气体向上进入蒸汽管(15)，再送往高压锅具(18)工作。热水既可根据需要进入热水管(16)，送到用热器，也可以从回流管(20)回到连通管(2)。

第二种实施例：如图14、15所示，集热管(1)、连通管(2)和聚光板(3)装配在一个支架(21)上。支架(21)由两支前支杆(22)和横拉杆(26)组成支撑集热管(2)和聚光板(3)的平面框架，每支前支杆(22)均和一支后支杆(23)上端铰链，下面由侧拉杆(24)相拉，在左侧或右侧看呈三角形，其侧拉杆(24)可通过长孔或多孔调整前后支杆的固定位置，调整前支杆(22)的倾斜角度，使集热管(1)和聚光板(3)所在平面可以绕水平坐标轴调整仰角，以便更好的接受阳光。在支架(21)的地脚下面装有万向轮(25)，便于集热管(1)和聚光板(3)所在平面绕纵坐标轴转动，可在人力或其他动力的支配下调整方位，以更好的追踪太阳的方向，延长光照时间。

第三种实施例：图16、17介绍了一种壁挂太阳能高压蒸煮厨灶，其集热管(1)、连通管(2)和聚光板(3)也是装在支架(21)上，这种支架(21)的前支杆(22)有两支，连同横拉杆构成一个竖立或有仰角的支撑面，而后支杆(23)是一支竖立的立轴(27)，两支前支杆(22)和一支立轴(27)通过侧拉杆(24)相连，构成俯视图17中的三角形结构。其中的立轴(27)装在立轴座(28)上面，且可在立轴座(28)上转动。立轴座(28)通过结合部固定在墙壁或其他支撑物的外面，这样就可通过人力或其他驱动装置调整集热管(1)和聚光板(3)所在平面的方位角，以便始终与太阳相对，获得更长的日照时间。

第四种实施例：如图18、19所示，在集热管(1)聚光板(3)所在的平面周围，至少一侧装有反光板(29)。反光板(29)是一种矩形镜面板，下边接所述平面，上边呈向外倾斜状。图中例举的是在平面四周各装有一片反光板(29)。反光板(29)的工作原理如图20所示，根据入射角等于反射角的光学原理，照射到反光板(29)一点上的入射光线(30)与该点法线(31)的夹角等于该法线(31)与反射光线(32)之间的夹角，也就是反射到集热管(2)以及聚光板(3)上，相当于进一步增大了受光面积。

此外，这种反光板(29)可以通过转轴铰链在框架上，其倾斜角度可以调整。当然，上下两侧的反光板(29)可以是聚光板(3)的延伸。

Claims (1)

1.一种太阳能高压蒸煮厨灶，包括由双层真空玻璃管和里面的导热管构成的集热管(1)，其特征在于：所说的集热管(1)平置，各个集热管(1)的导热管一端与连通管(2)相连通，且通过作为耐压密封件的法兰盘或螺纹密闭对接，导热管(1)和连通管(2)以及水循环管路均为耐压管件，在集热管(1)背面所对的平面上，设有凹面聚光板(3)，连通管(2)设有输热管(5)，输热管(5)接出蒸汽管(15)和热水管(16)，蒸汽管(15)或热水管(16)与高压蒸煮锅具(18)相接；集热管(2)的导热管为水导管(10)，水导管(10)是一种内腔与连通管(2)内腔相通的金属管，管内有一层硬瓷层(8)，硬瓷层(8)是陶瓷层或搪瓷层；或者集热管(1)的导热管为超导管(12)，超导管(12)内腔密闭且装有导热介质，超导管(12)一端有导热头(13)进入连通管(2)的内腔；连通管的截面积≤集热管的截面积的3倍；连通管的截面积大于或等于导热管的截面积且小于或者等于各导热管截面积之和；输热管(5)上装有气液分离器(14)，气液分离器(14)有一个竖立的分离瓶(19)，连通管(2)接出的输热管(5)上端接于分离瓶(19)的上段，分离瓶(19)上端接出蒸汽管(15)，分离瓶(19)下段接出热水管(16)；集热管(1)、连通管(2)和凹面聚光板(3)装在支架(21)上，支架(21)是由前支杆(22)、后支杆(23)连同侧拉杆(24)、横拉杆(26)组成的三角架，侧拉杆(24)端部设有调整长度的长孔，前支杆(22)下面设有万向轮(25)；或者支架(21)是由两支前支杆(22)和一支后支杆(23)连同侧拉杆(24)组成，后支杆(23)为立轴(27)，立轴(27)装配在立轴座(28)上，立轴座(28)设有与墙壁连接的结合部；在集热管(2)的凹面聚光板(3)的被设于其上的平面周围，至少一侧装有反光板(29)，反光板(29)是一种矩形镜面板，在所述平面上呈向外倾斜状。

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