CN102207340B - 聚光式太阳能热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能热水器领域。设计了采光机构;有真空保温集光管,聚光器,太阳跟踪机构等组成。真空保温水箱;水箱内分为冷水室与热水室,热水室安装着热交换器能与水交换热量,冷水室安装着浮球阀能自动上水。把采光机构安装在向南的墙面上或平台上,把真空保温水箱安装在卫生间或厨房,利用真空保温系统管道连接集光管与热交换器。形成了工作回路系统,在系统内装入棉子油做传热介质。可以把采光机构采集的阳光热能输送到热交换器与水隔离循环对水加热。聚光式太阳能热水器,开拓了真空保温法对热水箱与管道保温,有效的提高了保温性能。设计了墙面安装法,使高层建筑的上下层都有共同的安装条件。
Description
本发明属于太阳能热水器领域。
背景技术:黄明太阳能热水器.安装在房顶与平台上.黄明太阳能热水器,存在的缺点是在严寒的冬天,人们最需要热水洗菜洗物的时候不能使用.存在的间题是太阳能热水器安装在室外,冬天输水管道上冻,无法上水与使用热水.为了解决冬天的使用,进一步加强保温性能,提高水的保温,延长保温时间.在使用上能更加方便与节水.开拓与黄明太阳能热水器完全不同的新产品.聚光式太阳能热水器.
设计构思:聚光式太阳能热水器,有两部分组成,室外的采光机构与室内的热水箱。采光机构利用真空保温集光管与太阳交换热量;热水箱利用热水箱内的热交换器与水交换热量。利用管道把真空保温集光管与热交换器连接在一起,以形成了工作回路,在管道内放入传热介质,可以在工作系统中输送热能。传热介质在系统里循环把采光机构采集的阳光热能。输送到热交换器与水交换热量。(图1图2)
技术方案:
1,传热介质采用棉子油,因棉子油是液体可流动。载热温度高,
2,采光机构的技术方案。设计的构思:采光机构,是采集阳光热能的热交换机构。集光管是与太阳交换热量的热交换件,要使集光管能达到更高的热量,采用旋转抛物面反射器聚光(聚光器)。聚光的方式为,抛物线的焦点是集光管,聚光为一条线。为使阳光从早到晚都能聚集在集光管上,使聚光器能跟着太阳旋转。要有太阳跟踪机构。聚光器能自动正反旋转。使聚光器早晨向东方倾斜45度,跟踪太阳到傍晚向西方倾斜45度。
集光管的设计:通过旋转抛物面的反射聚光,集光管会很快升温到几百度。集光管暴露在自然界中与自然界温差几百度。集光管会产生反辐射。因反辐射使温度下降,集光管就采集不到高温热能。为使让集光管能采集高温热能输送到室内。就要对集光管采取保温处理。采用的技术方案是:集光心管(图3,图4)与玻璃真空管(图5,图6)相套。在两管之间的空间开口处密封,抽真空后注入氩气(图7,图8)。但这里氩气的作用不但有保温性能,而重要的是保护玻璃真空管内层玻璃,不会被集光心管的反辐射,而使内层玻璃升温过高被破坏的作用。集光管的出进管口,与室内的热交换器连接,以产生工作回路。(图1,图2)
聚光器的设计:聚光器的作用是把抛物线的反射阳光聚集在集光管上,能根着太阳旋转。设计方案是,先加工一个聚光器支架(图11,图12)。再用空心轴承(图9,图10)把聚光器(图13,图14)与聚光器支架连接。聚光器就可以在聚光器支架上做旋转,集光管从空心轴承内穿过。集光管就成为聚光器的焦点。聚光器以集光管为轴心旋转。聚光器反射的阳光成一条线被集光管吸收。(图15,图16)
太阳跟踪机构的设计:太阳跟踪机构是由变速器(图17,图18,图19)与月牙齿(图20,图21),螺旋轮(图22,图23)等组成。变速器的电动机转速为1440转,每日工作10小时总转速为864000转。设计为三级传动装置。第一级为蜗轮传动,转比为144∶1转:第二级为蜗轮传动,转比为60∶1转。两级总转比为8640∶1转。变速器输出轴为6分钟1转,每日100转。聚光器向东倾斜45度旋转到向西倾斜45度正好是100齿。与变速器输出啮合。因聚光器夜晚要返回向东方倾斜45度,变速器采用蜗轮减速,不能反向旋转。所以第三级传动采用锥齿轮,做变向传动(惰轮)。使输出轴能正反旋转。月牙齿安装在聚光器的底部与螺旋轮啮合,螺旋轮通过锥齿轮与变速器输出轴上的锥齿轮啮合,(图24)变速器安装在聚光器支架上。变速器减速后输出轴上的锥齿轮,经螺旋轮与月牙齿的传动,使聚光器能做缓慢的来回旋转。聚光器能满足跟踪太阳的正常工作。所以聚光器早晚能向东西倾斜45度。
自动变向拨叉的设计:自动变向拨叉(图27,图28),是有上下跳板组,跳板组有曲柄,跳板,拉簧,支架等组成跳板组。上跳板组安装在变速器的上盖上,下跳板组安装在变速器内,用连杆连接,下跳板组的曲柄与拨叉连接,拨叉与锥齿轮连接管连接。锥齿轮z5与z6连接在锥齿轮连接管两头,拨叉穿过导向杆,能平行移动。拨叉移动时带动锥齿轮z5与z6移动,锥齿轮z5离开锥齿轮27,锥齿轮z6与锥齿轮27啮合变速器输出轴反向旋转。聚光器也反向旋转,当聚光器旋转到45度时,聚光器上左右安装了拨杆,左拨杆会推动上跳板组的曲柄,使曲柄移动,移动到一定的位置,上跳板组在拉簧的拉动下跳动。跳板移动了位置。因上下跳板组的跳板,有连杆连接,带动下跳板组的跳板移动,下跳板组在拉簧的拉动下也跳动。带动拨叉平移。使锥齿轮z6离开锥齿轮z7,锥齿轮z5与锥齿轮z7啮合。聚光器又反向旋转,此时,定时器断开电动机电源两小时,两小时后电动机通电,聚光器又开始旋转。聚光器旋转到45度时,聚光器上安装的右拨杆推动上跳板组的曲柄移动。重复以上动作。方向相反。拨叉的使用条件是靠聚光器上的拨杆推动上跳板组的曲柄移动实现自动变向的。
安装支架的设计:采光机构设计了两种安装形式,一种是墙面安装,使用安装架(图25,图26)和连杆(图29,图30)与聚光器支架组合构成墙面安装支架。(图35)安装在向南的墙面上。墙面安装主要是对高层建筑的使用,高层建筑的楼上与楼下各层都有共同的安装条件。一种是屋面安装,使用前腿(图31,图32)和后腿(图33,图34)与聚光器支架组合构成屋面支架。(图15)屋面支架,可以安装在屋面,平台,与地面等地方。屋面安装主要是对农村的零散房屋的使用。
3热水箱的设计。设计的构思:水箱是使用的热水源,采光机构,采集的热能有传热介质输送到热交换器与水交换热量,热交换器安装在水箱内。水箱又成为储热器,所以水箱要采取保温处理。水箱的保温方法,不用保温材料保温,开拓真空保温法保温。利用真空不传热的物理性能保温,以提高保温性能。
水箱的技术方案:
真空保温法的设计:为了提高保温性能,不用保温材料保温,利用真空不传热的物理性能保温。具体方法是,①水箱加工成双层圆形套箱,套箱两板壁之间形成了一个空间,在空间内放入加强网,(图36,图37)来增强内外板壁的强度,使内外板壁在抽真空时不会变形。密封两壁之间的空间。抽真空后成了真空保温层,箱内安装热交换器与水交换热量,水被加热储存备用。②连接真空保温集光管与热交换器的系统管道的保温,是在输送传热介质的系统管道上,再套上一根比原系统管道粗20毫米以上的金属管道,就形成了一个套管空间,在套管空间拐弯处或100至200毫米处放入定位环(图38,图39)使套管与原系统管道在拐弯时保持平行,做系统回路管道。使太阳能热水器在输送热能时,传热介质处于决热。③室外连接采光机构的系统管道过长时,可以不用真空保温系统管道,另行加工双层套管,在两管壁之间的空间放入加强网密封(图36,图37)密封夹层抽成真空,成了真空保温管(图40,图41),可以套在过长的系统管道上保温。
水箱的结构设计:采用卧式圆形水箱。设计两个水室,一个冷水室,一个热水室。热水室采用真空保温法,对水箱保温,(图42,图43,图44)热水室内安装着热交换器(图45,图46,图47)。采用真空保温系统管道(图38)与真空保温集光管(图7)连接。传热介质在系统内与水隔离循环,对水加热。与水交换热量后返回真空保温集光管再循环。(图1,图2)热水出孔在水箱的低部。用耐热管道连通厨房与卫生间。热水室与冷水室相邻的箱壁上下各有一个平衡小孔。保持两室水平衡,冷水室安装着浮球阀(图51)采取内平衡浮球阀自动上水。(图48,图50)
内平衡浮球阀的设计:浮球阀(图51)主要有进水管,阀头。阀门,浮球等构成浮球阀安装在冷水室。能自动上水,冷水室与热水室相邻的箱壁上下各有内平衡孔连通两室(图42,图48)。下平衡孔使两室保持水平衡,上平衡孔,使两室气压平衡,修理盖保持两室与大自然气压平衡,使用热水与上水都不会有阻力。上水时,水经浮球阀进入冷水室,经下平衡孔进入热水室,热水室里的空气被挤压,经上平衡孔进入冷水室,冷水室经修理盖排入箱外。使用热水空气流向相反。内平衡浮球阀把冷热水分为两室存放,热水隋用隋放,热水减少,冷水补充。冷水室浮球阀自动上水。不用人工上水,只管使用。
聚光式太阳能热水器的采光机构安装在向南的墙面上,把真空保温水箱安装在厨房或卫生间的墙壁上。用真空保温系统管道连接真空保温集光管与热交换器。水箱里的热水采用真空保温法保温。使储存备用的热水与热能的输送都在热封闭之中,处于决热。使采集的阳光热能全部用于加热水,提高了水的温度,延长了保温的时间。上水采用了内平衡浮球阀自动上水,不用人工管理。只管使用。水箱安装在室内,室外没有上水管,冬季不会上冻,一年四季用热水方便。放热水管道短,方下来的水就是热水,能节约用水。
说明书附图说明:
图1:聚光式热水器被动式自然循环图。
图2:聚光式热水器主动式循环图。
图3:集光心管主视图。
图4:集光心管左视图。
图5:玻璃真空管主视图。
图6:玻璃真空管左视图。
图7:真空集保温光管主视图。
图8:真空集保温光管左视图。
图9:空心轴承主视图。
图10:空心轴承左视图。
图11:聚光器支架主视图。
图12:聚光器支架左视图。
图13:聚光器主视图。
图14:聚光器左视图。
图15:采光机构室面支架主视图。
图16:采光机构室面支架A-向视图。
图17:变速器主视图。
图18:变速器左视图。
图19:变速器俯视图。
图20:月牙齿图。
图21:月牙齿齿形放大图。
图22:螺旋轮主视图。
图23:螺旋轮左视图。
图24:太阳跟踪机构传动图。
图25:安装架主视图。
图26:安装架左视图。
图27:自动变向拨叉右拨杆推动上曲柄的传动图。
图28:自动变向拨叉左拨杆推动上曲柄的传动图。
图29:连杆主视图。
图30:连杆俯视图。
图31:前腿主视图。
图32:前腿俯视图。
图33:后腿主视图。
图34:后腿左视图。
图35:采光机构墙面支架安装图。
图36:真空保温管加强网主视图。
图37:真空保温管加强网展开图。
图38:真空保温系统管道图。
图39:真空保温系统管道的定位环图。
图40:真空保温管主视图。
图41:真空保温管左视图。
图42:聚光式热水器箱体主视图。
图43:聚光式热水器热水室图。
图44:聚光式热水器冷水室图。
图45:聚光式热水器热交换器主视图。
图46:聚光式热水器热交换器A-向视图。
图47:聚光式热水器热交换器左视图。
图48:聚光式热水器结构图。
图49:聚光式热水器热水室结构图。
图50:聚光式热水器冷水室结构图。
图51:浮球阀图。
Claims (1)
1.聚光式太阳能热水器,包括采光与热水储存,其特征在于:热水器由室外与室内两部分组成,室外部分为采光机构,由集光管,聚光器,聚光器支架与太阳跟踪机构组成,采光形式为集光管成为聚光器的焦点,聚光器以集光管为轴心旋转,聚光器反射的阳光成一条线被集光管吸收,冷热水分为两室存放,冷水室与热水室相邻的水箱壁上下各有内平衡孔连通两室,下面的所述内平衡孔使两室保持水平衡;上面的所述内平衡孔,使两室气压平衡,修理盖保持两室与大自然气压平衡,使热水与上水都不会有阻力,上水时,水经浮球阀进入冷水室,经下平衡孔进入热水室,热水室里的空气被挤压,经上平衡孔进入冷水室,经冷水室的所述修理盖排出水箱外,热水空气流向相反,水箱采用真空保温法,水箱加工成双圆形套箱,套箱两板壁之间形成了一个空间,在空间内放入加强网,来增强内外板壁的强度,便内外板壁在抽真空时不会变形,密封两壁之间的空间,抽真空后成了真空保温层,箱内安装热交换器与水交换热量,水被加热储存备用,连接真空保温的所述集光管与热交换器的系统管道的保温,是在输送传热介质的系统管道上,再套上一根比系统管道粗20毫米以上的金属管道,就形成了一个套管空间,在套管空间拐弯处放入定位环,使套管与输送传热介质的连接所述集光管与热交换器的系统管道在拐弯时保持平行,做系统回路管道,或另行加工双层套管,在两管壁之间的空间放入加强网密封,密封夹层抽成真空,成了真空保温管,可以套在输送传热介质的连接所述集光管的热交换器的系统管道上保温。
2如权利要求1所述的聚光式太阳能热水器,其特征在于,采用两种安装方案,一种是由安装架,连杆,聚光器支架组合成的墙面安装支架,安装在向南的墙面上,一种是由前腿,后腿,聚光器支架组合成的支架,能在屋面、平台与地面上安装。
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Granted publication date: 20130522 |