CN103983029A - 一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热水器领域的一种热水器水箱，特别涉及一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，其包括：水箱外壳和设置在外壳中的内胆，还包括防过热密封管。所述的防过热密封管包括设置在内胆中的第一部分和设置在外壳之外的第二部分，所述的第二部分设置在第一部分的上部，所述的防过热密封管内设置有在内胆中吸热气化、在外壳外散热液化回流以将水箱中的多余热量散失掉使系统温度降低的换热介质。通过在水箱上安装真空散热管，当系统温度超过限制温度时，利用换热介质在内胆中吸热气化、在外壳外散热液化回流，以将水箱中的多余热量散失掉，使系统温度降低。从而，实现防止系统过热的目的，达到提高产品的使用寿命的效果。

Description

一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱

技术领域

本发明涉及热水器领域的一种热水器水箱，特别涉及一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱。

背景技术

随着绿色能源知识的逐渐普及，人们对可再生能源认知度逐渐提高，绿色环保的太阳能热水器产品的使用已经成为一种趋势，越来越多的消费者开始考虑选用太阳能热水器产品，同时很多城市都出台了新建住房安装太阳能产品的强制规定，特别是承压式太阳能热水器，因其出水压力大，洗浴温度均衡，安装美观，且与建筑完美结合，从而备受消费群体的青睐。目前承压产品使用的多为搪瓷内胆水箱，配置平板集热器或真空管集热器，有分体机和一体机两种产品结构可供选择，成为了高层建筑和别墅的首选产品。

搪瓷水箱内胆使用的是搪瓷专用钢板，承压能力强，可以直接和自来水管路连接，同时水箱配备了温度压力安全阀作为一种保护措施，从而确保系统安全运行。但是由于太阳能能源的不可控性，当系统连续几天吸收太阳光的热量，没有冷水进入时，系统温度就会超过安全阀的设定温度，此时水箱会通过排水来降低系统温度，由于目前承压系统多为顶水式结构，系统排水时需要补进大量的冷水，才能使温度下降到安全范围，不但浪费了大量冷水，排出的高温水会烫坏排水管路，造成安全隐患，同时系统过高的水温也会加快系统元件的老化速度，降低产品的使用寿命。

为了解决上述问题，现有专利技术对上述问题提出了解决方法：

如申请号为201010238931.7的中国专利“一种具有散热功能的防过热装置和装有此防过热装置的热水器”，其通过利用热传导技术原理和热空气可以自然形成对流换热与散热的机理，以及利用具有节能蓄热功能的低温相变材料或者是具有记忆功能的记忆合金材料的热胀冷缩原理有效解决了热水器中的水长期处于高温状态的问题。另外，根据现有热水器的种类和结构不同，分别将防过热装置设置在不同位置，最大程度地实现防过热装置的降温效果。但是，由于上述装置，结构复杂、成本较高、适用范围较窄，不适宜大范围的生产利用。而且，该装置同样会造成一定地浪费冷水和烫坏排水管路的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明提供一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，通过在水箱上安装真空散热装置，当系统温度超过限制温度时，真空散热装置开始散热，将水箱中的多余热量散失掉，从而使系统温度降低，以实现防止系统过热，提高产品的使用寿命的目的。

为实现发明目的，采用如下技术方案：

一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，包括：水箱外壳和设置在外壳中的内胆。还包括防过热密封管，所述的防过热密封管包括设置在内胆中的第一部分和设置在外壳之外的第二部分，所述的第二部分设置在第一部分的上部，所述的防过热密封管内设置有在内胆中吸热气化、在外壳外散热液化回流以将水箱中的多余热量散失掉使系统温度降低的换热介质。

进一步，所述的防过热密封管包括连接第一部分和第二部分的连接管路，所述的连接管路为具有一倾斜角度设置的、可供换热介质回流的管道。

进一步，所述的第一部分设置在内胆的顶部，所述的第一部分为具有一定延伸长度的、沿内胆轴线水平设置的第一直管。

进一步，所述的第二部分设置在外壳顶部的上表面，所述的第二部分设置为具有一定延伸长度的、沿内胆轴线设置的第二直管。

进一步，所述的第二直管上设置有用于降低防过热密封管中的气压值的抽气装置。

进一步，所述的第二直管上设置有用于利于其内的气态介质液化的散热装置。

进一步，所述的第二直管上设置有具有一定散热面积的片状散热管。所述的第二直管的密封端设置有抽气嘴，所述的第二直管与连接管路相连接，所述的第二直管上设置有一段管壁呈片状结构的、具有一定散热面积的散热管，所述的散热管上设置有散热翅片。通过将第二直管上设置具有一定面积的片状散热管，使得第二直管的散热面积增大，从而提高了换热装置的散热速度，进而实现了提高换热装置换热效率的目的。

进一步，所述的第一直管和第二直管的一端分别密封设置，另一端通过连接管路相连通；所述的第一直管和第二直管与连接管路的相接处设置有便于换热介质流动的圆弧连接倒角。

进一步，所述的抽气装置为设置在第二直管封闭端的、用于向外部排气的抽气嘴；所述的散热装置为设置在第二直管外表面的用于增加散热管表面积的散热翅片，所述的散热翅片呈螺纹状均匀地设置在第二直管的外周面上。

进一步，所述的防过热密封管设置在外壳之外的部分，设置在备用水箱中。

进一步，所述的备用水箱与内胆的冷水进口相连通，所述的备用水箱与内胆的冷水进口之间设置有换向阀。

本发明中，防过热装置安装于承压水箱上部，吸热端置于内胆内部，散热端置于外壳外部，中间通过连接管路相连接，装置内部充注换热介质，并由抽气嘴对装置进行抽真空处理，从而降低介质的沸点。当水箱温度升高达到限制温度时，介质沸腾汽化从吸热端经流道到达散热端，散热后介质温度降低液化回流到吸热端，继续汽化散热，往复循环，从而排出系统多余的热量。当系统温度达到安全温度，低于内部介质的汽化温度时，散热停止，系统恢复正常。

本发明的有益效果是：本发明为一种具有真空散热装置的太阳能系统，通过在水箱上安装真空散热管，当系统温度超过限制温度时，利用换热介质在内胆中吸热气化、在外壳外散热液化回流，以将水箱中的多余热量散失掉，使系统温度降低。当水箱温度升高达到限制温度时，介质沸腾汽化从吸热端经流道到达散热端，散热后介质温度降低液化回流到吸热端，继续汽化散热，往复循环，从而排出系统多余的热量。当系统温度达到安全温度，低于内部介质的汽化温度时，散热停止，系统恢复正常。本发明结构紧凑，可以对系统元件提供全方位的保护，减少因温度过高带来的部件老化和系统寿命降低等问题，实现了提高产品的使用寿命的效果。

通过在第二直管上设置抽气嘴，使防过热密封管中的气压值降低，从而使换热介质的沸点得到降低，从而使防过热密封管的散热效率得到提高，实现了智能化、自动调节散热速度的目的。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2本发明的剖视结构示意图；

图3本发明的优选的剖视结构示意图；

图4本发明的进一步优选的结构示意图。

主要元件说明：

1—温度压力安全阀；2—热水出口；3—冷水进口；4—电加热装置；5—防过热密封管；6—外壳；7—水箱保温层；8—内胆；9—循环进水管；10—补水口；11—备用水箱；12—换向阀；13—通压管路；14—单向阀；51—第一直管；52—第二直管；53—换热介质；54—散热翅片；55—抽气嘴；56—连接管路；57—散热管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步详细的说明。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例介绍了一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，包括：水箱外壳6和设置在外壳6中的内胆8，所述的内胆8与外壳6之间填充设置有水箱保温层7。所述的外壳6的侧壁上部设置有与内胆8相连通的热水出水口2，所述的外壳6的侧壁下部设置有与内胆8相连通的冷水进口3，所述的外壳6的侧壁上设置有与外部加热源相连通的循环进水管9。所述的内胆8中还设置有对水箱中的水进行辅助加热的电加热装置4。所述的热水出口2与外壳6相连接处设置有温度压力安全阀1。所述的水箱上部设置有，部分处于外壳外部、部分处于内胆中的防过热密封管5，所述的防过热密封管5中设置有具有一定沸点的、液态的换热介质53。本实施例中，所述的换热介质53优选设置为标准大气压下，沸点为90摄氏度的液态介质。

如图2所示，本实施例中，所述的防过热密封管5包括：设置在内胆8的顶部、具有一定延伸长度的、沿内胆轴线水平设置的第一直管51；设置在外壳6的顶部、具有一定延伸长度的、沿内胆轴线设置的第二直管52；以及连接第一直管51与第二直管52的、具有一定倾斜角度设置的、可供换热介质53回流的连接管路56。本实施例中，所述的第二直管52设置在第一直管51的上部。所述的连接管路56穿过外壳6、水箱保温层7和内胆8设置，其两端分别与第一直管51和第二直管52相连接，所述的第一直管51和第二直管52的另一端分别密封设置。所述的第一直管51和第二直管52与连接管路56的相接处设置有便于换热介质53流动的圆弧连接倒角。

本实施例中，所述的第二直管52上设置有用于降低防过热密封管中的气压值的抽气装置和利于气态的换热介质液化的散热装置。所述的抽气装置为设置在第二直管52封闭端的、用于向外部排气的抽气嘴55。所述的散热装置为设置在第二直管52外表面的用于增加散热管表面积的散热翅片54，所述的散热翅片54呈螺纹状均匀地设置在第二直管52的外周面上。

本发明中，防过热装置安装于承压水箱上部，吸热端设置为处于内胆内部的第一直管，散热端设置为处于外壳外部的第二直管，中间通过连接管路相连接，装置内部充注有在内胆中吸热气化、在外壳外散热液化回流的换热介质。当水箱温度升高达到限制温度时，液态的换热介质沸腾汽化从第一直管经连接管路到第二直管，在第二直管中换热介质散热以温度降低液化，并经连接管路回流到第一直管中，继续汽化散热，往复循环，从而排出系统多余的热量。当系统温度达到安全温度，低于内部介质的汽化温度时，散热停止，系统恢复正常。

本发明结构紧凑，可以对系统元件提供全方位的保护，减少因温度过高带来的部件老化和系统寿命降低等问题，实现了提高产品的使用寿命的效果。

在第二直管上设置抽气嘴，由抽气嘴对装置进行抽真空处理，从而降低介质的沸点温度，使防过热密封管中的气压值降低。从而使换热介质的沸点得到降低，以使防过热密封管的散热效率得到提高，实现了智能化、自动调节散热速度的目的。

实施例2

本实施例介绍了一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，包括：水箱外壳6和设置在外壳6中的内胆8，所述的内胆8与外壳6之间填充设置有水箱保温层7。所述的外壳6的侧壁上部设置有与内胆8相连通的热水出水口2，所述的外壳6的侧壁下部设置有与内胆8相连通的冷水进口3。所述的热水出口2与外壳6相连接处设置有温度压力安全阀1。所述的水箱上部设置有，部分处于外壳外部、部分处于内胆中的防过热密封管5，所述的防过热密封管5中设置有具有一定沸点的、液态的换热介质53。本实施例中，所述的换热介质53优选设置为标准大气压下，沸点为90摄氏度的液态介质。

如图3所示，本实施例中，所述的防过热密封管5包括：设置在内胆8的顶部、具有一定延伸长度的、沿内胆轴线水平设置的第一直管51；设置在备用水箱11中的、具有一定延伸长度的、沿内胆轴线设置的第二直管52和连接第一直管51与第二直管52的、具有一定倾斜角度设置的、可供换热介质53回流的连接管路56。本实施例中，所述的第二直管52设置在第一直管51的上部。所述的连接管路56穿过备用水箱11、外壳6、水箱保温层7和内胆8设置，其两端分别与第一直管51和第二直管52相连接，所述的第一直管51和第二直管52的另一端分别密封设置。

本实施例中，所述的备用水箱11与内胆中的冷水进口3相连接。所述的备用水箱11和冷水进口3经换向阀12与为其提供补水源的补水口11相连通。所述的备用水箱11的上部设置有与内胆8相连通的通压管路13，所述的通压管路13上设置有控制其开闭的单向阀14。通过设置通压管路13，可以在内胆8中需要补水时，开启单向阀14，将备用水箱11与内胆8相连通，使得两者内的压力值相同。从而，可将备用水箱11中的预加热后的水经换向阀12后，从冷水进口3流入内胆8中。从而，实现了提高太阳能热水器加热效率的目的。

通过上述装置，使水箱中的余热经防过热密封管5传递至备用水箱中，并将备用水箱中的水进行预加热。在水箱中的热水用完时，可以将补水源处的水经补水口11、换向阀12后从冷水进口3流入内胆8中；还可以将备用水箱11中的水经换向阀12从冷水进口3流入内胆8中。从而实现了对热能的二次利用，达到了绿色环保、提高能源利用效率的效果。

实施例3

本实施例介绍了一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，包括：水箱外壳6和设置在外壳6中的内胆8。所述的水箱上部设置有，部分处于外壳外部、部分处于内胆中的防过热密封管5，所述的防过热密封管5中设置有具有一定沸点的、液态的换热介质53。本实施例中，所述的换热介质53优选设置为标准大气压下，沸点为90摄氏度的液态介质。

本实施例中，所述的防过热密封管5包括：设置在内胆8的顶部、具有一定延伸长度的、沿内胆轴线水平设置的第一直管51；设置在外壳6的顶部、具有一定延伸长度的、沿内胆轴线设置的第二直管52；以及连接第一直管51与第二直管52的、具有一定倾斜角度设置的、可供换热介质53回流的连接管路56。

如图4所示，所述的防过热密封管5上设置的第二直管52上设置有具有一定散热面积的片状散热管57。所述的第二直管52的密封端设置有抽气嘴55，所述的第二直管52与连接管路56相连接，所述的第二直管52上设置有一段具有一定散热面积的、呈片状结构的散热管57。所述的散热管57上设置有散热翅片54。优选的，呈片状结构的散热管57的两侧均匀地排布有竖直设置的、利于介质散热的散热翅片54。

通过将第二直管上设置具有一定面积的片状散热管，使得第二直管的散热面积增大，从而提高了换热装置的散热速度，进而实现了提高换热装置换热效率的目的。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，包括：水箱外壳（6）和设置在外壳（6）中的内胆（8）；

其特征在于：还包括防过热密封管（5）；所述的防过热密封管（5）包括设置在内胆（8）中的第一部分和设置在外壳（6）之外的第二部分，所述的第二部分设置在第一部分的上部，所述的防过热密封管（5）内设置有在内胆中吸热气化、在外壳外散热液化回流以将水箱中的多余热量散失掉使系统温度降低的换热介质（53）。

2.根据权利要求1所述的一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，其特征在于：所述的防过热密封管（5）包括连接第一部分和第二部分的连接管路（56），所述的连接管路（56）为具有一倾斜角度设置的、可供换热介质（53）回流的管道。

3.根据权利要求2所述的一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，其特征在于：所述的第一部分设置在内胆（8）的顶部，所述的第一部分为具有一定延伸长度的、沿内胆轴线水平设置的第一直管（51）。

4.根据权利要求3所述的一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，其特征在于：所述的第二部分设置在外壳（6）顶部的上表面，所述的第二部分设置为具有一定延伸长度的、沿内胆轴线设置的第二直管（52）。

5.根据权利要求4所述的一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，其特征在于：所述的第二直管（52）上设置有用于降低防过热密封管中的气压值的抽气装置。

6.根据权利要求5所述的一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，其特征在于：所述的第二直管（52）上设置有用于利于其内的气态介质液化的散热装置；；优选的，所述的第二直管（52）上设置有具有一定散热面积的片状散热管（57）。

7.根据权利要求4至6任一所述的一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，其特征在于：所述的第一直管（51）和第二直管（52）的一端分别密封设置，另一端通过连接管路（56）相连通；

所述的第一直管（51）和第二直管（52）与连接管路（56）的相接处设置有便于换热介质（53）流动的圆弧连接倒角。

8.根据权利要求6所述的一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，其特征在于：所述的抽气装置为设置在第二直管（52）上、用于向外部排气的抽气嘴（55）；

所述的散热装置为设置在第二直管（52）外表面的用于增加散热管表面积的散热翅片（54），所述的散热翅片（54）呈螺纹状均匀地设置在第二直管（52）的外周面上。

9.根据权利要求1所述的一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，其特征在于：所述的防过热密封管（5）设置在外壳之外的部分，设置在备用水箱（11）中。

10.根据权利要求9所述的一种具有防过热功能的太阳能热水器的水箱，其特征在于：所述的备用水箱（11）与内胆（8）的冷水进口（3）相连通，所述的备用水箱（11）与内胆（8）的冷水进口（3）之间设置有换向阀（12）。