CN108036531A - 一种具有防冻堵功能的太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有防冻堵功能的太阳能热水器，包括支架，支架上方有轴线在水平方向的圆筒形保温水箱，保温水箱的侧下面均布有沿水平方向的一排径向圆孔，支架上有上端密封地插入保温水箱的径向圆孔内的一排真空集热管，保温水箱的下方有上下水嘴，上下水嘴上连有上下水管，上下水管的上段水管外包覆有保温材料层，在保温材料层与水管壁之间，有温度传感器，温度传感器连有温度控制仪，温度控制仪有市电输入端和开关输出端；所述上下水嘴内的水流通道的至少内侧壁上设置有超疏水材料层。本发明提供的太阳能热水器防冻性能稳定，防冻堵效果持久，对恶劣环境适应性强，结构简单且成本低。

Description

一种具有防冻堵功能的太阳能热水器

技术领域

本发明涉及热水器领域，尤其涉及一种具有防冻堵功能的太阳能热水器。

背景技术

在冬季，我国北方大部分地区平均气温均处于0℃以下，特别是在东北地区，平均气温低至-25℃，且风力较大，因此水嘴冻堵是北方地区太阳能热水器应用中出现最多的问题。目前国内市场上真空管太阳能水箱一般布置有溢流口和排气口两个金属材质的水嘴，受功能要求均与外部环境相联通。水嘴形成冻堵的原因有二：其一，水箱内的水蒸气遇冷后凝结，滴挂在水嘴内壁并逐渐蓄积，此时若外部气温过低，水嘴的材质又是热的优良导体，且有无固定风向、无固定频次的冷风不断的旋吹，在水嘴的管头极易形成冰挂使水嘴堵塞；其二，由于水箱水满后多余的水由溢流口流出，虽然停止继续注水，但在溢流口底部会形成薄薄的水层，在低温恶劣环境下极易形成冰层，且冰层厚度随着注水次数增加而不断加厚，最终完全堵塞溢流口。水嘴冻堵带来最直接的安全隐患是水箱内压力过高后撑破内胆，最终导致太阳能热水系统整体功能瘫痪。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的技术方案是：一种具有防冻堵功能的太阳能热水器，其特征在于，包括支架，支架上方有轴线在水平方向的圆筒形保温水箱，保温水箱的侧下面均布有沿水平方向的一排径向圆孔，支架上有上端密封地插入保温水箱的径向圆孔内的一排真空集热管，保温水箱的下方有上下水嘴，上下水嘴上连有上下水管，上下水管的上段水管外包覆有保温材料层，在保温材料层与水管壁之间，有温度传感器，温度传感器连有温度控制仪，温度控制仪有市电输入端和开关输出端；

所述上下水嘴内的水流通道的至少内侧壁上设置有超疏水材料层。

进一步改进为，所述超疏水材料层设置在上下水嘴的至少内侧壁上。

进一步改进为，所述上下水嘴的端口表面上设置有超疏水材料层。

进一步改进为，所述上下水嘴内套有基材管，所述超疏水材料层设置于所述基材管上。

进一步改进为，所述基材管至少包括插入上下水嘴内的直管部和直管部外端口处的限位环，所述上下水嘴的端口表面与所述限位环的内表面相抵接，所述直管部的外径等于或略大于所述上下水嘴的内径。

进一步改进为，所述基材管还包括与所述限位环连接的套于所述上下水嘴外侧的外管部。

进一步改进为，所述基材管的材料为塑料。

进一步改进为，所述的保温水箱的下方有一个上下水嘴，上段水管外包覆的保温材料层与水管壁之间沿水管的长度方向复有一条电致热的伴热带。

进一步改进为，所述的保温水箱的下方有上水嘴和下水嘴两个水嘴，上水管和下水管的下端之间串连有散热器和水泵。

本发明的有益效果是：

1、本发明与保温水箱相连的上段水管的保温材料层与水管壁之间，有温度传感器，温度传感器连有温度控制仪，温度控制仪有市电输入端和开关输出端，当与保温水箱相连的上段水管内水的温度下降到结冰前的0℃～1℃时，温度控制仪可以输出开关信号，或者接通伴热带电源，或者接通水泵电源把与保温水箱相连的上段水管内水的温度加热到10℃～30℃，保证上下水能畅通。

2、本发明热水器上下水嘴在水嘴本体内的水流通道的至少内侧壁上设置有超疏水材料层，超疏水材料层能够保证水滴迅速滚落而不会在水嘴内壁及端口流挂结冰，防冻性能稳定，防冻堵效果持久，对恶劣环境适应性强，结构简单且成本低，此外超疏水材料层还能提高水嘴的耐老化性。

3、可在水嘴本体上套基材管，在基材管的至少内侧壁上设置超疏水材料层，可对现有的热水器水嘴进行改造，通用性强，且基材管能够对水嘴起到保温作用，进一步提高了水嘴的防冻堵性能。

4、本发明热水器上下水嘴的生产工序简单，且超疏水功能涂料通过基液混合反应获得，成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明方案提出的一种具有防冻堵功能的太阳能热水器的主视示意图；

图2是配合保温水箱的下方只有一个上下水嘴、上下水管的上段水管壁与保温材料层之间沿水管的长度方向复有一条电致热的伴热带上下水管的太阳能热水器的主视示意图；

图3是配合保温水箱的下方有上水口嘴和下水嘴两个水口、上水管和下水管的下端之间连有水泵的主视示意图；

图4是本发明实施例一提供的水嘴结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的另一种形式水嘴结构示意图；

图6是本发明实施例二提供的一种形式的水嘴结构示意图；

图7是图6中基材管的结构示意图；

图8是本发明实施例二提供的另一种形式的水嘴结构示意图；

图9是图8中基材管的结构示意图；

图10是本发明实施例二提供的再一种形式的水嘴结构示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，上下水管智能防冻的太阳能热水器有支架1，支架上方有轴线在水平方向的圆筒形保温水箱2，保温水箱的侧下面均布有沿水平方向的一排径向圆孔3，支架上有上端密封地插入保温水箱的径向圆孔内的一排真空集热管4，保温水箱的下方有上下水嘴5，上下水嘴上连有上下水管6，上下水管的上段水管外包覆有保温材料层7，在保温材料层与水管壁之间，有温度传感器8，温度传感器连有温度控制仪9，温度控制仪有市电输入端10和开关输出端11。

上述上下水管智能防冻的太阳能热水器可以配合保温水箱的下方只有一个上下水嘴的太阳能热水器使用，也可以配合保温水箱的下方有上水嘴和下水嘴两个水口的太阳能热水器使用。

与本发明配合使用的保温水箱的下方只有一个上下水嘴的太阳能热水器的上下水管上段水管外包覆的保温材料层与水管壁之间沿水管的长度方向可以复有一条电致热的伴热带；与本发明配合使用的保温水箱的下方有上水嘴和下水嘴两个水口的太阳能热水器的上水管和下水管的下端之间可以串连有散热器和水泵。

如图2所示，保温水箱的下方只有一个上下水嘴12、上下水管的上段水管壁13与保温材料层14之间沿水管的长度方向复有一条电致热的伴热带15，伴热带的电接点通过温度控制仪的开关输出端与市电源相连。当与保温水箱相连的上段水管内水的温度下降到结冰前的0℃～1℃时，温度控制仪输出开关信号，接通伴热带的电源，伴热带发热，可以把与保温水箱相连的上段水管内水的温度加热到10℃～30℃，保证上下水能畅通.

如图3所示，保温水箱的下方有上水嘴16和下水嘴17两个水口、上水管18和下水管19的下端之间连有水泵20。当与保温水箱相连的上段水管内水的温度下降到结冰前的0℃～1℃时，温度控制仪输出开关信号，接通水泵电源，水泵把保温水箱内的热水从下水嘴吸出再经上水嘴送入保温水箱内让水循环，在水循环过程中，把与保温水箱相连的上段水管内水的温度加热到10℃～30℃，保证上下水能畅通。

如图4所示，本实施例提供的热水器上下水嘴的结构示意图。如图所示，本实施例热水器防冻水嘴包括上下水嘴100以及涂装于上下水嘴100内侧壁上的超疏水材料层200。超疏水材料层200的厚度为20μm-800μm。超疏水材料层200的具体材料不限，有机硅类化合物、有机氟类化合物等具有超疏水性能的材料均可。

由于在上下水嘴100内设置了超疏水材料层200，超疏水材料层200的接触角大、滚动角小，因此能够使得水滴在经过上下水嘴内壁时迅速滚落而不会在上下水嘴内壁及端口流挂结冰，水滴在-30℃的环境中仍能够迅速滚落，防冻性能稳定，防冻堵效果持久，对恶劣环境适应性强，结构简单且成本低。此外超疏水材料层还能提高水嘴的耐老化性。

为了进一步提高水嘴的防冻堵性能，还可在上下水嘴100的端口表面上也设置超疏水材料层200，结构如图5所示。

实施例二

如图6给出了本实施例热水器上下水嘴的结构示意图。如图所示，该热水器上下水嘴包括上下水嘴100，在上下水嘴100上套有基材管300，超疏水材料层200设置在基材管300的内侧壁上。

如图7所示，基材管300包括插入上下水嘴100内的直管部301和直管部301外端口处的限位环302，所述上下水嘴100的端口表面与所述限位环302的内表面相抵接，所述直管部301的外径等于或略大于所述上下水嘴100的内径。基材管300的材料可以为尼龙管材、PP管材、PVC管材、PPR管材及聚乙烯管材等塑料管材。基材管300与超疏水材料层200具有良好的结合能力，且由于塑料基材管的导热系数较金属要低2-3个数量级，因此能够对水嘴起到保温作用，进一步提高了水嘴的防冻堵性能。

由于本实施例的热水器上下水嘴是在水嘴本体上设置基材管来实现水嘴的防冻堵功能，可根据现有热水器水嘴配做相应的基材管，因此可对现有的热水器水嘴进行改造，通用性强。

其中，基材管300不局限于上述结构，能够方便地安装在上下水嘴100上的结构均可，为了更好的安装基材管300，如图9所示，还可设置与限位环302连接的外管部303，将基材管300安装于上下水嘴100上后，外管部303套于上下水嘴100的外侧，装配后的热水器上下水嘴如图8所示。

为了进一步提高水嘴的防冻堵性能，还可在基材管300的端口表面上也设置超疏水材料层200，结构如图10所示。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种具有防冻堵功能的太阳能热水器，其特征在于，包括支架，支架上方有轴线在水平方向的圆筒形保温水箱，保温水箱的侧下面均布有沿水平方向的一排径向圆孔，支架上有上端密封地插入保温水箱的径向圆孔内的一排真空集热管，保温水箱的下方有上下水嘴，上下水嘴上连有上下水管，上下水管的上段水管外包覆有保温材料层，在保温材料层与水管壁之间，有温度传感器，温度传感器连有温度控制仪，温度控制仪有市电输入端和开关输出端；

所述上下水嘴内的水流通道的至少内侧壁上设置有超疏水材料层。

2.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于：所述超疏水材料层设置在上下水嘴的至少内侧壁上。

3.根据权利要求2所述的太阳能热水器，其特征在于：所述上下水嘴的端口表面上设置有超疏水材料层。

4.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于：所述上下水嘴内套有基材管，所述超疏水材料层设置于所述基材管上。

5.根据权利要求4所述的太阳能热水器，其特征在于：所述基材管至少包括插入上下水嘴内的直管部和直管部外端口处的限位环，所述上下水嘴的端口表面与所述限位环的内表面相抵接，所述直管部的外径等于或略大于所述上下水嘴的内径。

6.根据权利要求5所述的太阳能热水器，其特征在于：所述基材管还包括与所述限位环连接的套于所述上下水嘴外侧的外管部。

7.根据权利要求4至6任一项所述的太阳能热水器，其特征在于：所述基材管的材料为塑料。

8.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于：所述的保温水箱的下方有一个上下水嘴，上段水管外包覆的保温材料层与水管壁之间沿水管的长度方向复有一条电致热的伴热带。

9.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于：所述的保温水箱的下方有上水嘴和下水嘴两个水嘴，上水管和下水管的下端之间串连有散热器和水泵。