CN1369674A - 新一代金属玻璃真空管太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了新一代金属玻璃真空管太阳能热水器,能为用户提供洗澡、洗涤用热水。它由水箱、真空集热管、尾托和支架等零部件组成,其特征是热水器装有新一代金属玻璃真空集热管,它由热管、全玻璃真空集热管和连接套管组成,金属连接套管下孔与全玻璃真空集热管口部外壁用耐250℃的粘接剂在高温下烘接并密封,其上孔与热管外壁密封连接,水箱是全承压顶水式,并装有温控电磁阀,其优点是不炸管、不冻裂、不漏水,管内不结水垢,热效率和功能比真空管热水器先进。

Description

新一代金属玻璃真空管太阳能热水器

本发明涉及一种真空管太阳能热水器，特别是一种新一代金属玻璃真空管太阳能热水器，能为千家万户提供洗澡和生活洗涤用热水、为空调和采暖提供热水，有助于太阳能与建筑一体化。

市场上出售的全玻璃真空管太阳能热水器，由于全玻璃真空集热管口部与水箱内胆之孔用密封圈直接连接，因此从结构上带来了严重缺点：全玻璃真空集热管耐冷、热水冲击性能较差，容易炸管；如果全玻璃真空集热管意外破碎一支，水箱内冷、热水会由此漏光，致使太阳能热水器不能继续运行；在-18℃到-50℃高寒地区的环境温度下真空集热管会冻裂；真空管内会产生水垢，沉积水锈，传热效果会逐渐衰退老化，热效率不稳定。市场上出售的热压式热管真空管热水器造价高，内插式热管真空管热水器比真空管热水器其热效率降低，因管内有空气和接触间隙，产生热阻。

本发明的目的是要提供一种新一代金属玻璃真空管太阳能热水器，其优点是不炸管，耐冷热水冲击；不冻裂，在-18℃到-50℃下真空集热管不冻裂；不漏水，若真空集热管意外破碎一支，水箱不漏水，热水器继续运行，安全可靠；管内不结水垢，不沉积水锈，热效率稳定，不但能克服全玻璃真空管太阳能热水器的四大缺点，而且能继承全玻璃真空管热水器的全部优点：真空管涂层的太阳吸收率高；发射率小；真空绝热；且热效率比全玻璃真空管热水器又有所提高，比内插式管内有空气的热管真空管热水器的热效率更高，比热压式热管真空管太阳能热水器的造价大幅度降低。

本发明是这样实现的：新一代金属玻璃真空管太阳能热水器是由水箱、真空集热管、尾托、支架、反光板与尾座、防尘圈等主要零部件构成，其水箱是由内胆、外壳、保温层等主要零部件组成，其结构特征是该热水器装有新一代金属玻璃真空集热管，它由传热元器件、全玻璃真空集热管和连接套管组成，通过硅橡胶连接套管上孔与传热元器件外壁过盈配合而密封连接，连接套管的下孔与全玻璃真空集热管口部外壁过盈配合而密封连接，连接套管其上部台阶外壁与内胆之孔过盈配合而密封连接，传热元器件是两端封底，上端底部有注液嘴，管内抽真空后注有液态相变工质的金属管——热管，在全玻璃真空集热管内腔装有高沸点液态防冻传热介质，在其液面上留有且大于其沸点所对应的管内液态传热介质其容积热膨胀所需空间，热管蒸发段插入在全玻璃真空集热管内腔其液态传热介质中，热水器的水箱必须配制成全承压顶水式，在水箱其下部有进水管接头，其上部有出水管接头，在进水管路上装有手动上水阀，又并联有上水用温控电磁阀，在出水管路上装有手动出水阀，又并联有出水温控电磁阀，在水箱内装有镁棒、温度传感器、温控电器开关和电辅助加热装置，在热水器其电路系统上还装有温度显示器、指示灯和按扭开关，各个电器之间电连接。

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1是以热管为传热元器件的第一种新一代金属玻璃真空集热管全承压顶水式太阳能热水器结构示意图。

图2是以第二种新一代金属玻璃真空集热管在大气压力下运行的顶水式太阳能热水器结构示意图。

图3是以第三种新一代金属玻璃真空集热管太阳能热水器纵向剖视图。

图4是以第四种新一代金属玻璃真空集热管太阳能热水器局部剖视图。

图5是以第五种新一代金属玻璃真空集热管太阳能热水器局部剖视图。

图6是热管——真空明管组合式集热管太阳能热水器局部剖视图。

图7是新一代金属玻璃真空管太阳能热水器其电器系统连接图。

这种新一代金属玻璃真空管太阳能热水器[1]是由水箱[12]、真空集热管[4]、反光板[8]、尾托[2]、支架[6]、密封件[10]、防尘圈[9]、尾座等主要零部件组成，且水箱[12]是由内胆[14]、外壳[15]、保温层[16]等主要零部件组成，其结构特征是该太阳能热水器[1]装有新一代金属玻璃真空集热管[4A]，它由传热元器件[18]、全玻璃真空集热管[5]、连接套管[11]组成，通过硅橡胶连接套管[11A]的上孔与传热元器件[18]的外壁过盈配合而密封连接，连接套管[11A]的下孔与全玻璃真空集热管[5]的口部外壁过盈配合而密封连接，连接套管[11]其上部台阶的外壁与内胆[14]之孔过盈配合而密封连接，传热元器件[18]是两端封底，上端底部有注液嘴[17]，管内抽真空后注有液态相变工质的金属管——热管[18A]，注液嘴[17]注液后夹扁烧焊封闭，全玻璃真空集热管[5]的内腔注有高沸点液态防冻传热介质，在其传热介质的液面上留有且大于其沸点或水的沸点所对应的管内液态传热介质其容积热膨胀所需空间，传热元器件[18A]的吸热段插入在全玻璃真空集热管[5]内腔其高沸点液态防冻传热介质中，其水箱[12]必须是顶水式水箱[12]，在水箱[12]的下部有进水管接头[21]，水箱[12]的上部有出水管接头[20]，在进水管接头[21]与自来水水源[32]之间，并联有手动上水阀[31]与上水用温控电磁阀[34]，出水管接头[20]通过短管[22]、弯头[23]、导管[24]与三通[25]连接，三通[25]的左孔通过短管、弯头、与热水温控电磁阀[26]的进水口连接，热水温控电磁阀[26]的出水口与保温贮水箱[28]的进水口通过导管连接，或对准水池[28]、三通[25]的右孔通过短管、弯头和导管与手动热水阀[27]的进水口连接，手动热水阀[27]的出水口通过短管、三通、弯头和导管与淋浴喷头[29]的进水口连接，在淋浴喷头[29]与自来水源[32]之间通过四通[33]短管、弯头、三通连接有水温手动调节阀[30]，在水箱[12]其内胆[14]里装有镁棒[13]、温度传感器[36]、温控开关[37]，在太阳能热水器[1]其电器系统内装有温度显示器[38]、指示灯[39]和按扭开关[40]，各个电器之间电连接，所有电器均属外购元件，并附有电连接图。

这种太阳能热水器除安装有以热管[18A]作为传热元器件[18]的第一种新一代金属玻璃真空集热管[4A]外，或装有第二种新一代金属玻璃真空集热管[4B]，它由第二种传热元器件[18B]、全玻璃真空集热管[5]和连接套管[11]组成，第二种传热元器件[18B]是两端封底，上端底部有注液管[17]，管内通过注液嘴[17]注有高沸点液态防冻传热介质，在传热介质的液面上留有且大于其沸点所对应的管内液态传热介质其容积热膨胀所需空间，注液嘴[17]注液后烧焊封闭，通过连接套管[11]的上孔与第二种传热元器件[18B]的外壁密封连接，连接套管[11]的下孔与全玻璃真空集热管[5]的口部外壁密封连接，在全玻璃真空集热管[5]内腔也注有高沸点液态防冻传热介质，在传热介质的液面上留有且大于其沸点所对应的管内液态传热介质其容积热膨胀所需空间。

这种太阳能热水除安装有以热管[18A]作为传热元器件的第一种新一代金属玻璃真集热管[4A]外，或装有第三种新一代金属玻璃真空集热管[4C]，它由第三种传热元器件[18C]、全玻璃真空集热管[5]、连接套管[11]组成，通过连接套管[11]的上孔与第三种传热元器件[18C]的外壁密封连接，连接套管[11]的下孔与全玻璃真空集热管[5]的口部外壁密封连接，第三种传热元器件[18C]是上端封底，下端开口，上端底部有注液嘴[17]在金属管[19]和全玻璃真空集热管[5]的内腔通过注液嘴[17]注有高沸点液态防冻传热介质，在传热介质的液面上留有且大于其沸点所对应的管内液态传热介质其容积热膨胀所需空间。

这种太阳能热水器除安装有以热管作为传热元器件[18A]的第一种新一代金属玻璃真空集热管[4A]外，或装有第四种新一代金属玻璃真空集热管[4D]，它由金属棒[18D]、全玻璃真空集热管[5]、连接套管[11]组成，通过连接套管[11]的上孔与金属棒[18D]的外壁密封连接，连接套管[11]的下孔与全玻璃真空集热管[5]的口部外壁密封连接，在全玻璃真空集热管[5]其内腔注有高沸点液态防冻传热介质，在传热介质的液面上留有且于其沸点所对应的管内液态传热介质其容积热膨胀所需空间，金属棒[18D]的吸热段插入在全玻璃真空集热管[5]内腔其液态传热介质中。

这种太阳能热水器除安装有以热管[18A]为传热元器[18]的第一种新一代金属玻璃真空集热管[4A]外，或装有第五种新一代金属玻璃真空集热管[4E]它由第五种集热元器件[18E]、全玻璃真空集热管[5]、连接套管[11]组成，通过连接套管[11]的上孔与第五种传热元器件[18E]的外壁密封连接，连接套管[11]的下孔与全玻璃真空集热管[5]的口部外壁密封连接，第五种传热元器件[18E]是两端封底，上端底部有注液嘴[17]，管内安装有固体粉末和细微颗粒，例如铜粉、铝粉或石英沙等金属或非金属粉末，通过注液嘴[17]注有高沸点液态防冻传热介质以填补颗粒粉末之间的间隙，在其液面上留有管内最高温度时液态传热介质容积热膨胀所需空间，注液嘴[17]注液后烧焊封闭，在全玻璃真空集热管[5]内注有高沸点液态防冻传热介质，第五种传热元器件[18E]的吸热段插入在全玻璃真空集热管[5]的内腔其高沸点液态传热防冻介质中。

以上所述高沸点液态防冻传热介质是指清洁水、蒸馏水、盐水、甲醇、汽车防冻液或导热油等液体、溶液或混合液体。

这种太阳能热水器除装有以热管[18A]的第一种新一代金属玻璃真空集热管[4A]外，或装有热管与双层透明真空管组合式真空集热管[4F]，它由带翼且外表面涂复有选择性吸收涂层的热管[18F]与双层透明真空管[5B]和连接套管[11]组成，热管[18F]插入在双层透明真空管[5B]的内腔里，连接套管[11]的上孔与热管[18F]的外壁密封连接，连套管[11]的下孔与全玻璃真空集热管[5]的口部外壁密封连接。

这种太阳能热水器其水箱[12]既可以做成全承压(指承受自来水压力4-12kg/cm3)顶水式水箱[12A]外，也可以做成在大气压力下运行的顶水式水箱[12B]，在水箱[12B]上装有排空管[41]，始终与大气连通，水箱[12B]其下部有进水管接头[21]，其上部有出水管接头[20]，且在太阳能热水器[1]的出水管路上可省去出水温控电磁阀[34]。

这种太阳能热水器其传热元器件[18]、全玻璃真空集热管[5]、既可以与水箱[12]其内胆[14]之孔通过连接套管[11]及密封件[10]使三者连接部位密封连接，或传热元器件[18]、全玻璃真空集热管[5]与水箱[12]其外壳[15]之孔通过连接套管[11]及密封件[10]使三者连接部位密封连接。

这种太阳能热水器其传热元器件[18]、全玻璃真空集热管[5]、内胆[14]、和外壳[15]其连接部位的密封件[10]既可以采用大密封圈[10A]、小密封圈[10B]或硅橡胶连接套管[11A]过盈配合而密封连接，或在其连接部位焊有带内螺纹的螺套[10C]和带有外螺纹的螺套[10D]螺纹连接，并用芋麻丝或生料带(膜)密封。

这种太阳能热水器其传元器件[18]、全玻璃真空集热管[5]、内胆[14]和外壳[15]相互之间连接部位除通过密封件[10]做成可拆装性连接外，或在其连接部位密封焊接或粘接，呈固定性连接。

这种太阳能热水器可备有遮盖全玻璃真空集热管用帆布和支架，用以防止用户长期外出时连续暴晒，还可根据气象这预报，用来防止沙尘暴和＞25mm的冰暴袭击，并有助于采用钠钙玻璃管，以降低玻管材料成本。

由于新一代金属玻璃真空集热管其内腔注有液态传热介质，为防止因用户长期外出连续暴晒，全玻璃真空集热管内有可能产生高压蒸汽，其蒸汽压力＞0.6MP引起真空集热管炸裂。

为此本发明研究设计了多重保险措施及其装置。

1.全玻璃真空集热管内腔选用高沸点液态传热介质，例如水、蒸馏水、盐水、导热油、汽车防冻液、甲醇等液体、溶液或混合液体。

2.水箱设计为全承压顶水式水箱。

3.在水箱内装有温度传感器、温控开关，在热水器进水和出水管路上装有同时进水与出水温控电磁阀。

4.热水器装有水温显示器。

5.热水器备有帆布和支架用以遮盖全玻璃真空集热管。

这种太阳能热水器所安装的新一代金属玻璃真空集热管[4]外购或引进其专利技术，其专利申请号为0010464.1

这种太阳能热水器所安装的热管与真空明管组合式真空集热管外购或引进其专利技术，其专利号为ZL92111537.7

这种太阳能热水器所使用的由金属连接套管[11B]下孔与全玻璃真空集热管[5]的口部外壁用高温粘接剂在火焰下烘接的带管帽的真空集热管[4]外购或引进其专利技术。

Claims (10)

1.一种由水箱[12]、真空集热管[4]、反光板[8]、尾托[2]、支架[6]、密封件[10]、防尘圈[9]、尾座[3]等主要零部件组成的真空管太阳能热水器，且水箱[12]是由内胆[14]、外壳[15]、保温层[16]等主要零部件组成，其特征是太阳能热水器[1]装有新一代金属玻璃真空集热管[4]，它由传热元器件[18]、全玻璃真空集热管[5]、连接套管[11]组成，通过硅橡胶连接套管[11A]的上孔与传热元器件[18]的外壁过盈配合而密封连接，连接套管[11A]的下孔与全玻璃真空集热管[5]的口部外壁过盈配合而密封连接，连接套管[11A]的上部台阶的外壁与内胆[14]之孔过盈配合而密封连接，传热元器件[18]是两端封底，上端底部有注液嘴[17]，管内抽真空后注有液态相变工质的金属管——热管[18A]，在全玻璃真空集热管[5]的内腔注有高沸点液态防冻传热介质，在其传热介质的液面上留有且大于其沸点所对应的管内液态传热介质其容积热膨胀时所需空间，热管[18A]的蒸发段插入全玻璃真空集热管[5]内腔其高沸点液态防冻传热介质中，水箱必须是顶水式水箱[12]，在水箱[12]的下部有进水管接头[21]，水箱[12]的上部有出水管接头[20]，在进水管接头[21]与自来水水源[32]之间，并联有手动上水阀[31]与上水用温控电磁阀[34]，出水管接头[20]通过短管[22]、弯头[23]、导管[24]与三通[25]连接，三通[25]的左孔通过短管、弯头、与热水温控电磁阀[26]的进水口连接，热水温控电磁阀[26]的出水口与保温贮水箱[28]的进水口通过导管连接，或对准水池[28]、三通[25]的右孔通过短管、弯头和导管与手动热水阀[27]的进水口连接，手动热水阀[27]的出水口通过短管、三通、弯头和导管与淋浴喷头[29]的进水口连接，在淋浴喷头[29]与自来水源[32]之间通过四通[33]短管、弯头、三通连接有水温手动调节阀[30]，在水箱[12]其内胆[14]里装有镁棒[13]、温度传感器[36]、温控开关[37]，在太阳能热水器[1]其电器系统内装有温度显示器[38]、指示灯[39]和按扭开关[40]，各个电器之间电连接。

2.根据权利要求1所规定的太阳能热水器，其特征是热水器[1]除装有以热管[18A]作为传热元器件[18]的第一种新一代金属玻璃真空集热管[4A]外，或装有第二种金属玻璃真空集热管[4B]，它由第二种传热元器件[18B]、全玻璃真空集热管[5]和连接套管[11]组成，第二种传热元器件[18B]是两端封底，上端底部有注液管[17]，管内通过注液嘴[17]注有高沸点液态防冻传热介质，在传热介质的液面上留有且大于其沸点所对应的管内液态传热介质其容积热膨胀所需空间，注液嘴[17]注液后烧焊封闭，通过连接套管[11]的上孔与第二种传热元器件[18B]的外壁密封连接，连接套管[11]的下孔与全玻璃真空集热管[5]的口部外壁密封连接，在全玻璃真空集热管[5]内腔注有高沸点液态防冻传热介质，在传热介质的液面上留有且大于其沸点所对应的管内液态传热介质其容积热膨胀所需空间，第二种传热元器件[18B]插入在全玻璃真空集热管[5]内腔其高沸点液态防冻传热介质中。

3.根据权利要求1所规定的太阳能热水器，其特征是热水器[1]除装有以热管[18A]作为传热元器件的第一种新一代金属玻璃真集热管[4A]外，或装有第三种新一代金属玻璃真空集热管[4C]，它由第三种传热元器件[18C]、全玻璃真空集热管[5]、连接套管[11]组成，通过连接套管[11]的上孔与第三种传热元器件[18C]的外壁密封连接，连接套管[11]的下孔与全玻璃真空集热管[5]的口部外壁密封连接，第三种传热元器件[18C]是上端封底，下端开口，上端底部有注液嘴[17]，在金属管[19]和全玻璃真空集热管[5]的内腔通过注液嘴[17]注有高沸点液态防冻传热介质，在传热介质的液面上留有且大于其沸点所对应的管内液态传热介质其容积热膨胀所需空间。

4.根据权利要求1所规定的太阳能热水器，其特征是热水器[1]除装有以热管作为传热元器件[18]的第一种新一代金属玻璃真空集热管[4A]外，或装有第四种新一代金属玻璃真空集热管[4D]，它由金属棒[18D]、全玻璃真空集热管[5]、连接套管[11]组成，通过连接套管[11]的上孔与金属棒[18D]的外壁密封连接，连接套管[11]的下孔与全玻璃真空集热管[5]的口部外壁密封连接，在全玻璃真空集热管[5]其内腔注有高沸点液态防冻传热介质，在传热介质的液面上留有且于其沸点所对应的管内液态传热介质其容积热膨胀所需空间，金属棒[18D]的吸热段插入在全玻璃真空集热管[5]内腔其液态传热介质中。

5.根据权利要求1所规定的太阳能热水器，其特征是热水器[1]除装有以热管[18A]为传热元器[18]的第一种新一代金属玻璃真空集热管[4A]外，或装有第五种新一代金属玻璃真空集热管[4E]，它由第五种集热元器件[18E]、全玻璃真空集热管[5]、连接套管[11]组成，通过连接套管[11]的上孔与第五种传热元器件[18E]的外壁密封连接，连接套管[11]的下孔与全玻璃真空集热管[5]的口部外壁密封连接，第五种传热元器件[18E]是两端封底，上端底部有注液嘴[17]，管内安装有固体粉末和细微颗粒，通过注液嘴[17]注有高沸点液态防冻传热介质，在其液面上留有管内其沸点所对应的液态传热介质其容积热膨胀所需空间，注液嘴[17]注液后烧焊封闭，在全玻璃真空集热管[5]内注有高沸点液态防冻传热介质，第五种传热元器件[18E]的吸热段插入在全玻璃真空集热管[5]的内腔其高沸点液态传热防冻介质中。

6.根据权利要求1所规定的太阳能热水器，其特征是热水器[1]除装有以热管[18A]作为传热元器件的第一种新一代金属玻璃真空集热管[4A]外，或装有热管与双层透明真空管组合式真空集热管[4F]，它由带翼且外表面涂复有选择性吸收涂层的热管[18F]与双层透明真空管[5B]和连接套管[11]组成，热管[18F]插入在双层透明真空管[5B]的内腔里，连接套管[11]的上孔与热管[18F]的外壁密封连接，连套管[11]的下孔与全玻璃真空集热管[5]的口部外壁密封连接。

7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所规定的太阳能热水器，其特征是水箱[12]既可以做成全承压顶水式水箱[12A]外，也可以做成在大气压力下运行的顶水式水箱[12B]，在水箱[12B]上部装有排空管[41]，始终与大气连通，水箱[12B]其下部有进水管接头[21]，其上部有出水管接头[20]，且在太阳能热水器[1]的出水管路上可省去出水温控电磁阀[34]和储水箱[28]。

8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所规定的太阳能热水器，其特征是传热元器件[18]、全玻璃真空集热管[5]、既可以与水箱[12]其内胆[14]之孔通过连接套管[11]及密封件[10]使三者连接部位密封连接，或传热元器件[18]、全玻璃真空集热管[5]与水箱[12]其外壳[15]之孔通过连接套管[11]及密封件[10]使三者连接部位密封连接。

9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所规定的太阳能热水器，其特征是传热元器件[18]、全玻璃真空集热管[5]、内胆[14]、和外壳[15]其连接部位的密封件[10]既可以采用大密封圈[10A]、小密封圈[10B]或硅橡胶连接套管[11A]过盈配合而密封连接，或在其连接部位焊有带内螺纹的螺套[10C]和带有外螺纹的螺套[10D]螺纹连接，并用芋麻丝密封。

10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所规定的太阳能热水器，其特征是传热元器件[18]、全玻璃真空集热管[5]、内胆[14]和外壳[15]相互之间连接部位除通过密封件[10]做成可拆装性连接外，或在其连接部位密封焊接或粘接，呈固定性连接。

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