CN2533432Y - 一种太阳能热水器贮热出水箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能热水器贮热出水箱，由设有保温层的容器、换热装置、相变基蓄热材料的贮热体及太阳能集热装置积累的热量进入容器的进热装置组合构成，换热装置安装在容器内，换热装置的进水口、出水口通容器、保温层外，贮热体装填容器内，进热装置设置在保温容器壁上。它可以输出煮沸后可食用的即刻热热水以节约能源、节省时间。其体积小、重量轻、散热面积小，使用安全方便。本实用新型还涉及一种太阳能热水器。

Description

一种太阳能热水器贮热出水箱

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能热水器贮热出水箱及装有它的热水器，特别是一种由设有保温层的容器、换热装置、相变基蓄热材料的贮热体及太阳能集热装置积聚的热量进入容器的进热装置组合构成的太阳能热水器贮热出水箱及装有它的热水器。

背景技术

现有的太阳能热水器保温水箱主要由内胆、保温层、外壳、安装太阳能加热装置的安装装置组成，现有的太阳能热水器主要由上述现有的太阳能热水器保温水箱及太阳能加热装置组成。太阳能加热装置向贮于保温水箱内的水供热，使之成为热水，贮于保温水箱内供人们使用。但是它有这样的问题：它只能提供贮热水作为生活用热水，不能提供煮沸后可食用的热水，并且保温水箱体积大、占空间大，冬季太阳光照射不足时常需要电加热装置补充热量，用电安全性需要提高。人们需要提供的热水煮沸后可食用，贮热量大，或贮热量相当而体积小、使用安全的太阳能热水器。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能热水器贮热出水箱，提供装有它的热水器，它能方便地提供水质高的煮沸后可食用的热量来自太阳能的即刻热热水，容器、换热装置不易腐蚀，避免换热装置有水垢附着而影响换热的效果，贮热量大，体积小，重量轻，热损失小，输出的热水温度变化量小，使用安全。

本实用新型的目的是这样实现的：其由设有保温层的容器、换热装置、相变基蓄热材料的贮热体及太阳能集热装置积聚的热量进入容器的进热装置组合构成，换热装置安装在设有保温层的容器内，安装中使换热装置的进水口、出水口通容器、保温层外，相变基蓄热材料的贮热体装填容器内，太阳能集热装置积聚的热量进入容器的进热装置设置在包括保温层及容器壁的保温容器壁上。太阳能集热装置的集热管的管口装入太阳能集热装置积聚的热量进入容器的进热装置，则集热管内的由太阳光转换成的热量进入设有保温层的容器，加热相变基蓄热材料的贮热体，贮热体温度升高，达到相变温度时，发生相变，这时可以吸收大量的热量，而温度不变。冷水从通容器外的换热装置的进水口进入换热装置的换热腔，通过换热腔的腔壁与容器内的贮了热量的贮热体的接触进行换热，温度即刻升高，成为即刻热热水从通容器外的换热装置的出水口输出。只要进入的冷水水质高，输出的水因是即刻热热水，该水煮沸后便可以食用，并且，其热量是来自太阳能，相变基蓄热材料的贮热体腐蚀性小，不生成水垢，单位体积的贮热体贮热量大，在总的贮热不变的情况下，可缩小贮热容器的容积至原来的1/3，贮热容器的长度涉及太阳能集热装置的宽度(贮热容器的长度仅稍大于集热装置的宽度)，集热装置的宽度＝集热装置的面积(也就是总的采光面积)/集热装置的长度(也就是集热管的长度)，采光面积决定该集热装置加热水的能力，现有的集热装置的集热管的规格的选用，考虑了制造工艺，成本、刚度等因素，一般地说，已较合理，从而加热水的能力一定的集热装置的宽度是一个一般没有多大变化的量，出热水量一定的贮热容器的长度也是一个没有多大变化的量，贮热容器的容积可缩小到原来的1/3，也就是贮热容器的横截面积可以缩小到原来的1/3，现有的一体式的太阳能热水器的贮热容器(即保温水箱内胆)的内径(单位是厘米)与产热水量L(单位是升)的比为0.19-0.32，贮热容器横截面积可以缩小到原来的1/3，也就是贮热容器的内径D(单位是厘米)/热水器的产热水量L(单位是升)可以是0.11-0.19，体积小，则重量轻、散热表面积小，相变基蓄热材料贮热体不导电，达到能方便地提供水质高的煮沸后可食用的热量来自太阳能的即刻热热水，容器、换热装置不易腐蚀，避免换热装置有水垢附着而影响换热效果，并且贮热量大，体积可缩小，重量轻，热损失小，使用安全方便的目的。

装有本实用新型提供的贮热出水箱的太阳能热水器，其可提供煮沸后可食用的热量来自太阳能的即刻热热水，其容器、换热装置不易腐蚀，避免换热装置有水垢附着而影响换热效果，并且贮热量大，体积可缩小，重量轻，热损失小，使用安全方便。

真空集热管太阳能热水器：包括真空集热管、反光板，其装有本实用新型的贮热出水箱。

本实用新型的优点是：由于采用上述方案，可以提供热量来自太阳能的即刻热热水，水质高，煮沸后可食用，从而人们煮饭、炒菜、烧饮用水可使用该水以节省时间、节约能源；本实用新型贮热体单位体积的贮热量很大，从而使容器的容积仅为传统的太阳能热水器内胆的容积的1/3，重量轻，容器的轴向长度涉及太阳能集热装置的尺寸，一般不变，是容器的横截面积缩小，为传统的太阳能热水器内胆的1/3，从而本实用新型的贮热出水箱可以是壁挂式的，不象现有的太阳能热水器的保温水箱，需要大的支撑物支撑，较小的容器容积，其外表面散热面积小，热损失小；体积小，制造成本、材料成本下降；相变基蓄热材料贮热体相变放热时是恒温放热，本实用新型输出的热水温度变化量小；冷水流过换热装置就成了温度变化量小的热水，使用方便；相变基蓄热材料的贮热体无腐蚀性，容器、换热装置使用寿命延长；换热装置外表面无水垢影响换热；冬季阳光照射不足，而用电加热装置加热贮热体补充热量，由于其不导电，所以安全；本实用新型贮热体恒温放热温度低于100℃，使用其输出的热水安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是太阳能热水器贮热出水箱(11)的实施例的轴侧结构图；

图2是图1中的进热孔为保温层孔和容器壁孔大小相等的情况的局部放大的示意图，虚线表示集热管以及其导热元件；

图3是进热装置的第三种情况的局部放大的示意图；

图4是进热装置的过热元件形状为过热罩的情况的放大的示意图；

图5是一种真空集热管太阳能热水器。

具体实施方式

图1示出了本实用新型的太阳能热水器贮热出水箱(11)的实施例。其由设有保温层(6)的容器(5)、换热装置(4)、相变基蓄热材料的贮热体(3)及太阳能集热装置积聚的热量进入容器的进热装置(2)组合构成，换热装置(4)安装在设有保温层(6)的容器(5)内，安装中使用换热装置(4)的进水口(1)、出水口(7)通容器(5)、保温层(6)外，相变基蓄热材料的贮热体(3)装填容器(5)内，太阳能集热装置积聚的热量进入容器的进热装置(2)设置在包括保温层(6)及容器壁(5a)的保温容器壁(56)上。在图1的具体结构中，换热装置(4)由若干块制有并排着的换热管腔(4a)，且两端分别由连通腔(4b)、(4c)水连通了的换热板(4′)并排成，并排时之间可以有间隙，相变基蓄热材料的贮热体(3)可进入该间隙。所谓“水连通”是指连通了的换热腔，水可以流通，以下同。所述的若干块换热板(4′)的连通腔(4b)、(4c)及换热管腔(4a)之间可以用短管腔在若干处水连通，使换热装置(4)成为一体(短管腔未示出)。进水口(1)通水连通了的连通腔(4b)，出水口(7)通水连通了的连通腔(4c)。换热板(4′)可以是由两块已模压出并排着的换热管腔以及连通腔的铜板叠合后封焊成型。换热装置(4)可以是本人正在申请专利，申请号为01207038.6的专用于可输出即刻热热水的贮水式热水器保温水箱的“一种换热装置”，其为有进水口、出水口、腔壁的换热腔。进水口(1)、出水口(7)可以是如图中示出的分别由水管(1a)、(7a)沿伸，经沿伸的水管(1a)、(7a)通容器(5)、保温层(6)外。沿伸的接头处可以是焊连接，也可以是螺纹连接。在图1的具体结构中，太阳能集热装置积聚的热量进入容器的进热装置(2)为设置在包括保温层(6)及容器壁(5a)的保温容器壁(56)上的进热孔(2a)，容器壁(5a)处的容器壁孔(5a′)小于保温层(6)上的保温层孔(6a)。进热时，集热管的管口可以装入保温层孔(6a)绝热安装而不插进容器(5)内，由其导热元件进入容器(5)内密封安装，将集热管内的热量传导给容器(5)内的相变基蓄热材料的贮热体(3)(集热管以及其导热元件图中未画出)。也可以如图2所示，保温层(6)上的保温层孔(6a)和容器壁(5a)上的容器壁孔(5a′)大小相等。进热时，集热管的管口可以穿过保温层(6)插进容器(5)内密封安装，也由其导热元件在容器中将集热管内的热量传导给贮热体(3)。图3示出了进热装置(2)的第三种情况，它是图1中的进热孔(2a)设有过热元件(2b)的情况。由过热元件(2b)将集热管内的热量传导给容器(5)内的贮热体(3)。过热元件(2b)出热端(22b)设置于容器(5)内，进热端(21b)设置于容器(5)外，过容器壁(5a)处与容器壁孔(5a′)密封固接，可以是用密封圈密封固接，也可以是焊封密封固接，还可以是螺纹锁紧密封固接。在图3具体的结构中，过热元件(2b)是捧状，由易导热的材料，如铜、铝制成，其也可以是中空的管状，且可以是现有技术中的超导传热管，由铜管及工质制作而成。过热元件(2b)的进热端(21b)可以设螺纹结头(21b′)用以接长伸入集热管内的部分(2b′)。伸入集热管内的部分(2b′)与进热端(21b)也可是焊连接。过热元件(2b)和接长的伸入集热管内的部分(2b′)都是中空的所述及的超导传热管时，对接处可以是现有技术中的在两管对接处设对合面，通过螺纹、螺母压紧两者的对合面从而实现对接的快速连接接头。换热装置(4)上焊连固接有导热连接件(4b)，其横截面的形状可以是图中示出的环形，过热元件(2b)直插入连接件(4b)实现导热连接。导热连接件(4b)的横截面的形状也可以是开口方向为轴向的“U”形，轴向移动换热装置(4)，过热元件(2b)可以从其侧面“U”形的开口中进入导热连接件(4b)实现导热连接。过热元件(2b)还可以是图4中的过热罩(2b′)，它是管状的过热元件(2b)的变换形状。过热罩(2b′)可以是图中示出的与容器壁孔(5a′)焊封密封固接。进热时，集热管的出热元件插入过热罩(2b′)与过热罩(2b′)的内表面紧密接触，使接触处热阻小，集热管内的热量可以通过其出热元件传导给过热罩(2b′)，再传导给容器(5)内的贮热体(3)。图1、2中所述及的将集热管内的热量传导给贮热体(3)的导热元件(可以是热管式真空太阳能集热管的出热元件，也可以是将全玻璃真空太阳能集热管内的热量导出的导热元件)，以及图3、4中的过热元件(2b)(图4中是过热元件(2b)的变换形状)，可以在容器(5)内与换热装置(4)导热连接。所谓导热连接是指连接后热阻小，连接处易导热，以下同。在图3的具体结构中，是导热连接件(4b)焊连固接在换热装置(4)上，过热元件(2b)的出热端(22b)插入导热连接件(4b)实现导热连接。在图4的具体结构中，过热罩(2b′)焊连接在换热装置(4)上实现导热连接。导热连接的情况下，热量一部分直接传导给贮热体(3)，而另一部分是直接传导给换热装置(4)，再由换热装置(4)传导给贮热体(3)，实现贮热体(3)的贮热。传出热量处的温度高于受热部分的温度，换热装置(4)接触了温度高的部分。该情况是贮热取热的最佳情况。图1、2中所述及的将集热管内的热量传导给贮热体(3)的导热元件以及图3、4中所述及的过热元件(2b)与换热装置(4)之间也可以不直接接触。该情况下，热量一部分直接传给贮热体(3)，而另一部分先通过贮热体(3)传导给换热装置(4)，再传导给贮热体(3)实现贮热体(3)的贮热。这种贮热方式也有效。容器(5)为柱状，其外表面进行聚胺酯发泡处理形成了保温层(6)，在图1的具体结构中，容器(5)的横截面为圆形，其也可以为矩形，还可以是上部分为方，下部分为圆的形状等。容器(5)可以是图1中的封闭式的，也可以作成上部为敞开式的结构，并且，在容器的上部可以加一容器盖。在图1的具体结构中，贮热容器的内径D(单位是厘米)和热水器的出热水量L(单位是升)的比值为0.11，该比值可以是小于0.19的数值，如0.18、0.17……相变基蓄热材料可以购得，相变基蓄热材料的贮热体(3)可以在本实用新型的贮热出水箱(11)制作过程中封入容器(5)。可以将其加热至熔融态注满已安装了换热装置(4)的容器(5)。可以从进热孔(2a)中注入，也可以另开设工艺加料孔(未示)，从加料孔中注入贮热体(3)，贮热体(3)装入容器(5)后，加料孔可以封闭。熔融态的贮热体(3)温度降到常温时是固态。可以在换热装置(4)上绝缘安装电加热装置(未示)。

图5示出了本实用新型的真空集热管太阳能热水器的实施例。包括真空集热管(9)反光板(8)，其贮热出水箱(11)由设有保温层(6)的容器(5)、换热装置(4)、相变基蓄热材料的贮热体(3)及太阳能集热装置积聚的热量进入容器的进热装置(2)组合构成，换热装置(4)安装在设有保温层(6)的容器(5)内，安装中使换热装置(4)的进水口(1)、出水口(7)通容器(5)、保温层(6)外，相变基蓄热材料的贮热体(3)装填容器(5)内，太阳能集热装置积聚的热量进入容器的进热装置(2)设置在包括保温层(6)及容器壁(5a)的保温容器壁(56)上。集热管(9)、反光板(8)组成太阳能集热装置。反光板(8)将太阳光向平行地设置在其上面的真空集热管(9)反射。反光板(8)可以是带有聚焦凹面的铝板，也可以是压花板。真空集热管(9)可以是全玻璃真空集热管，也可以是热管式真空集热管等等。真空集热管(9)的管口(9a)装入本实用新型的贮热出水箱(11)的进热装置(2)，根据所用的真空集热管(9)的不同使用设有适合的进热装置(2)的贮热出水箱(11)。在图5的具体结构中，真空集热管(9)为全玻璃真空太阳能集热管，其管口(9a)装入保温层孔(6a)绝热安装而不插进容器(5)内。进热装置(2)为图4所描述的情况，设有过热元件(2b)，其具体的结构是过热罩(2b′)，其与容器壁孔(5a′)焊封密封固接，与换热装置(4)导热连接。有现有技术中的，由铜管及工质制成的超导传热管一端插入导热罩(2b′)内导热安装，一端伸入全玻璃其空集热管(9)内将集热管(9)吸收积聚的热量传导给过热罩(2b′)，再传递入容器(5)内(超导传热管图中未画出)。可以设支架(10)支撑集热装置及贮热出水箱(11)，用户也可以自行支撑本实用新型的太阳能热水器。

Claims (4)

1.一种太阳能热水器贮热出水箱，其特征是由设有保温层的容器、换热装置、相变基蓄热材料的贮热体及太阳能集热装置积聚的热量进入容器的进热装置组合构成，换热装置安装在设有保温层的容器内、安装中使换热装置的进水口、出水口通容器、保温层外、相变基蓄热材料的贮热体装填容器内，太阳能集热装置积聚的热量进入容器的进热装置设置的包括保温层及容器壁的保温容器壁上。

2.根据权利要求1所述的太阳能热水器贮热出水箱，其特征是太阳能集热装置积聚的热量进入容器的进热装置为设置在包括保温层及容器壁的保温容器壁上的进热孔。

3.根据权利要求1所述的太阳能热水器贮热出水箱，其特征是太阳能集热装置积聚的热量进入容器的进热装置为设置在包括保温层及容器壁的保温容器壁上的进热孔，进热孔设有过热元件。

4.根据权利要求3所述的太阳能热水器贮热出水箱，其特征是过热元件在容器内与换热装置导热连接。

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