專(zhuān)利名稱(chēng)：光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能熱水器。
2、背景技術(shù)真空集熱管式太陽(yáng)能熱水器已為千家萬(wàn)戶(hù)所采用，目前的太陽(yáng)能熱水器，夏季有日照時(shí)可以把水加熱致沸，但其他三個(gè)季節(jié)基本不能，特別是冬季，在我國(guó)中緯度地區(qū)，晴日照時(shí)，熱水器水溫一般為50℃左右。目前的太陽(yáng)能熱水器雖然在夏季有日照時(shí)可以把水燒沸，但專(zhuān)家告誡，一般的太陽(yáng)能熱水器水不宜飲用。究其原因儲(chǔ)水箱主輔材料未達(dá)食品衛(wèi)生要求，夏季時(shí)陰時(shí)晴的天氣，以及龐大的儲(chǔ)水箱使水更新期過(guò)長(zhǎng)，水氧化變質(zhì)，更不必說(shuō)其他三季。在春秋二季以及梅雨時(shí)節(jié)由于常有久陰久晴的天氣，水更新期過(guò)長(zhǎng)，水箱內(nèi)可能有軍團(tuán)菌的產(chǎn)生。雖然生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)儲(chǔ)水箱主輔材料進(jìn)行了改進(jìn)，達(dá)到食品衛(wèi)生級(jí)要求，但水更新期過(guò)長(zhǎng)的缺點(diǎn)未能解決。光電互補(bǔ)型的太陽(yáng)能熱水器，在久陰時(shí)嚴(yán)冬如要獲得沸水，燒沸如此龐大的一儲(chǔ)水箱水，因家庭多數(shù)所用無(wú)幾，所耗電能也得不償失，而且仍牽涉到水更新期問(wèn)題。一種同樂(lè)分體太陽(yáng)能熱水器聲稱(chēng)在南極-16℃情況下正常日照，管內(nèi)的水也可沸騰。但其名稱(chēng)已表明還需配套分體室內(nèi)加熱器以解決嚴(yán)冬以及陰雨雪天熱水供應(yīng)問(wèn)題，而且同樂(lè)熱水器也牽涉到水更新期過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。再者，目前的太陽(yáng)能熱水器由于它的體積、跨度，除底層住戶(hù)南面有充足的開(kāi)闊地以外，均須安置在樓頂。特別是在高樓林立的城市，中低層的用戶(hù)要想獲得理想的適合各種需要的如泡茶、泡方便面、消毒等的臨用開(kāi)水也不可能。其實(shí)，目前的太陽(yáng)能熱水器其設(shè)計(jì)之初衷即是提供熱水，而非提供飲用沸水，故其真空集熱管單管加熱水重量的設(shè)計(jì)，它的體積設(shè)計(jì)、以及對(duì)整箱水的輔助電加熱的設(shè)計(jì)，都不能及時(shí)獲得臨用仍沸的水，如果為獲取沸水必定存在浪費(fèi)電能以及水更新期過(guò)長(zhǎng)而水遠(yuǎn)距入戶(hù)還會(huì)大大降溫不能滿(mǎn)足有臨用仍沸的需要。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的即是提供一種光電互補(bǔ)的太陽(yáng)能開(kāi)水器，該光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器能夠在一年四季滿(mǎn)日照時(shí)(除特別寒冷的天氣)主要通過(guò)太陽(yáng)能及時(shí)獲得安全衛(wèi)生、符合各種生活需要的飲用臨用沸水，在弱日照無(wú)日照嚴(yán)冬酷寒時(shí)，通過(guò)對(duì)儲(chǔ)水腔體局部輔助電加熱獲得理想的飲用沸水。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水器基礎(chǔ)上改變一些主要參數(shù)設(shè)計(jì)，采用緯度差異3檔或2檔設(shè)計(jì)，其真空集熱管單管加熱水重量改為現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水器真空管加熱水重量的45％～75％，改變現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水器太陽(yáng)輻射接收面即真空管與水平面的夾角，使其夾角為45°～66.5°。真空集熱管有短管式和長(zhǎng)管式兩種。采用的管數(shù)起始數(shù)為2管，最優(yōu)選的起始數(shù)為3～5管，小容量開(kāi)水器以短管式為主；縮小現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水器儲(chǔ)水箱直徑，使之與單管加熱容量相匹配；儲(chǔ)熱水箱分隔為左右相通相連的大小兩腔，小腔水箱中既有真空集熱管加熱又有電加熱器(圖29)加熱；輔助電加熱器外殼(保溫層內(nèi))上有雙金屬片熱敏開(kāi)關(guān)，當(dāng)水溫95℃～100℃時(shí)熱敏開(kāi)關(guān)為斷電態(tài)，低于95℃時(shí)為合電態(tài)，以控制是否輔助電加熱；輔助電加熱腔端側(cè)垂直平壁上有顯示水沸與否的紅黃指示燈(圖1中2-13)，輔助電加熱腔端下部有一個(gè)穿過(guò)保溫層及外殼的推啟式水嘴(圖5中7)，水嘴下方有一個(gè)與水箱側(cè)壁相連的承杯臺(tái)(圖1中6)；保溫水箱上有一個(gè)帶防塵蓋(圖1中2-8G及圖11、圖13)的人工補(bǔ)水漏斗(圖5中2-8)；保溫儲(chǔ)水箱的另一形式自動(dòng)補(bǔ)水型水箱(圖22)內(nèi)有一個(gè)以空心不銹鋼浮球(圖23中2)、閥芯(圖23中3)、閥體(圖23中5)組成的自動(dòng)補(bǔ)水閥；自動(dòng)補(bǔ)水型水箱還有一個(gè)與其相配套的保溫自動(dòng)補(bǔ)水筒(圖17)；補(bǔ)水筒中有磁化和礦化作用的物質(zhì)滿(mǎn)足人們對(duì)保健的需要；其所述的支架有一個(gè)防玻璃管破損后熱水安全通道(圖6、圖7、圖8)；所述的光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，其安裝位置中小規(guī)格為同居所層次陽(yáng)臺(tái)、墻壁、地面就近安裝，其大容量規(guī)格為地面或樓頂安裝。
本實(shí)用新型光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，其保溫水箱有直接加熱式即單層內(nèi)膽和適應(yīng)人們綠色保健需要的傳熱式即雙層內(nèi)膽水箱。
本實(shí)用新型光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，大大拓展了太陽(yáng)能的利用，把太陽(yáng)能加熱熱水變?yōu)榧訜岱兴?，供千家萬(wàn)戶(hù)能夠在一年四季大多數(shù)時(shí)間里，主要通過(guò)太陽(yáng)能獲得飲用沸水。在弱日照無(wú)日照時(shí)通過(guò)對(duì)儲(chǔ)熱水箱小腔體的局部輔助電加熱獲得生活飲用沸水。由于本實(shí)用新型光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器為系列產(chǎn)品，起始規(guī)格容量小水更新期短，家庭、辦公室等其他商業(yè)需要者均可選擇相適合的規(guī)格。加上其儲(chǔ)熱保溫水箱及其配件如密封圈、電加熱器等與水相接觸的材料均采用符合食品衛(wèi)生級(jí)的材料制造，和太陽(yáng)能接收面與水平面夾角更合理，使采集光能效果更佳，從而能同居所層次陽(yáng)臺(tái)就近安裝方式，故使用者一年四季大多數(shù)時(shí)間里主要通過(guò)太陽(yáng)能獲得安全衛(wèi)生符合各種生活需要的臨用仍沸的開(kāi)水。本光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器其中一種型號(hào)還采用了雙層內(nèi)膽水箱和保溫自動(dòng)補(bǔ)水筒，補(bǔ)水筒中過(guò)濾網(wǎng)兜中有磁化和礦化作用的物質(zhì)，滿(mǎn)足了人們綠色保健的需要。由于采用了小腔局部電加熱的方法，十分節(jié)約電能。其就近安裝方式還便于維護(hù)及保養(yǎng)，家庭用小容量光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器造價(jià)相對(duì)便宜，便于推廣。


圖1是光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器(短管式)主視圖。
圖2是按圖1所示的右視圖之一。
圖3是按圖1所示的右視圖之二。
圖4是按圖1所示的左視圖。
圖5是按圖1所示的左剖視圖之一。
圖6是按圖2所示的A-A剖視圖之一。
圖7是按圖1所示的D-D旋轉(zhuǎn)剖視圖。
圖8是按圖6之下部放大圖。
圖9是按圖2所示的A-A剖視圖之二。
圖10是按圖1所示的左剖視圖之二。
圖11是按圖5中2-8G1之放大圖。
圖12是按圖11中B-B剖視圖。
圖13是按圖5中2-8上蓋形式之二放大圖。
圖14是光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器長(zhǎng)管式主視圖。
圖15是按圖14所示的右視圖。
圖16是按圖14所示的左剖視圖。
圖17是光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器補(bǔ)水筒主視圖。
圖18是按圖17所示的俯視圖。
圖19是按圖17中所示的8-7放大圖。
圖20是按圖19中所示的C-C剖視圖。
圖21是按圖17中8-7之第二形式之主視圖。視圖。
圖22是光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器帶補(bǔ)水筒型的加熱水箱主圖23是按圖22中所示的I之局部放大圖。
圖24是按圖23中A向視圖。
圖25是按圖22中所示的II之局部放大圖。
圖26是光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器帶補(bǔ)水筒型的雙層內(nèi)膽綠色保健水箱主視圖。
圖27是光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器輔助電加熱電路示意圖。
圖28是光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器帶補(bǔ)水筒型的雙層內(nèi)膽型水箱電加熱器組合密封示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步的說(shuō)明。請(qǐng)參看圖1～圖28。圖1～10比例為1∶10，圖11、12、13比例為1∶1，圖14、15、16比例為1∶10，圖17比例為1∶4，圖18、19、20、21比例為1∶1，圖22比例為1∶4，圖24比例為1∶1.5，圖26比例為1∶4，圖28比例為1∶2。首先請(qǐng)參看圖1～8。圖1～8所示為短管式光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器。由于真空集熱管式太陽(yáng)能熱水器為公知技術(shù)，與太陽(yáng)能熱水器相同的部分不再贅述。真空管與水箱之間的硅橡膠密封圈等部件也作省略。主要述其具有特征性部分。圖1、圖6所示決定太陽(yáng)能真空集熱管即太陽(yáng)能輻射接收面與水平面夾角的支架1-3與1-2夾角α，本實(shí)用新型短管式取為60°～66.5°。所以取這個(gè)角度基于以下的考慮，理論上接受面和陽(yáng)光光線(xiàn)垂直，能獲得最大的熱能，因此理論上當(dāng)太陽(yáng)對(duì)著赤道時(shí)，垂直于太陽(yáng)光線(xiàn)的太陽(yáng)能接收面對(duì)地平線(xiàn)即水平傾角要和緯度相等。我國(guó)南北緯度跨度大，實(shí)際上要做到這點(diǎn)，從商業(yè)性上來(lái)說(shuō)幾乎是不可能的。其實(shí)，太陽(yáng)能熱水器集熱除了考慮光線(xiàn)與接收面的角度以外，還有一個(gè)重要因素即氣溫必須考慮。因?yàn)闅鉁貨Q定加熱水的起始溫度，而水溫起始溫度差的幅度是很大的。氣溫還對(duì)水箱水的散熱和保溫以及加熱速度有重大的影響。因此低溫酷寒的冬季獲取最大的光能是首要考慮的問(wèn)題，即冬季盡量使太陽(yáng)能接收面與太陽(yáng)光線(xiàn)垂直，處于最佳角度是首要考慮的問(wèn)題。其它季節(jié)即使太陽(yáng)能接受面與光線(xiàn)夾角稍劣于冬季夾角所產(chǎn)生的影響，已由其它季節(jié)氣溫水溫基礎(chǔ)溫度較高所補(bǔ)償，而基本不會(huì)影響其使用效果。再者，夏季多數(shù)人飲用冷純凈水，故人們對(duì)開(kāi)水的需要量大大減少。這也是對(duì)首要考慮冬季問(wèn)題這一設(shè)計(jì)思想的有力支持。我國(guó)大陸最南端即海南島最南端緯度為北緯18°多，大陸最北端為北緯53°多。我國(guó)冬季冬至最寒時(shí)，太陽(yáng)對(duì)著南回歸線(xiàn)，此時(shí)太陽(yáng)能接受面與太陽(yáng)光線(xiàn)的夾角，理論上需要最北端為76°30′，最南端為49°30′。如上所述最南端問(wèn)題不必顧及。一般的北緯45°以北，和南緯45°以南的地區(qū)在全年里直接利用太陽(yáng)能是有限的。玻璃真空集熱太陽(yáng)能熱水器在上述地區(qū)在嚴(yán)冬時(shí)采取放空保護(hù)。所以我們主要考慮北緯45°以南、南緯45°以北地區(qū)，特別要考慮人口密度較大地區(qū)。采取60°夾角時(shí)，在冬至日減去南回歸線(xiàn)23.5°，我國(guó)緯度36.5°以南的廣大地區(qū)光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器能獲得理想的采集光能效果。采取66.5°這個(gè)夾角時(shí)，在冬至日我國(guó)緯度43°以南包括北京地區(qū)在內(nèi)的廣大地區(qū)，光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器能獲得理想的采集光能效果。本實(shí)用新型接收面與水平面夾角為60°的開(kāi)水器為我國(guó)中緯度及中緯度以南地區(qū)使用，66.5°的為對(duì)我國(guó)中緯度以北地區(qū)使用?，F(xiàn)有的φ47、φ53、φ58真空集熱管太陽(yáng)能熱水器接受面水平面夾角一般取38°～45°左右，其中一個(gè)主要原因基于防風(fēng)穩(wěn)定性要求。實(shí)際上在嚴(yán)冬季節(jié)，該太陽(yáng)能熱水器主要適用于緯度22°以南地區(qū)，這就是該熱水器在我國(guó)中緯度及以北地區(qū)冬季水溫低的原因之一。本實(shí)用新型光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器接收面與水平面夾角取60°～66.5°，還有可縮短支架水平撐1-2長(zhǎng)度的作用。這樣，本光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器就能安裝在陽(yáng)臺(tái)外，就能實(shí)現(xiàn)同居所層次就近安裝，方便使用及維護(hù)，滿(mǎn)足生活對(duì)沸水的需要。再請(qǐng)回看圖6、圖7、圖8反射板4采用氧化軋花鋁板漫反射，增加集熱管側(cè)面背面的光線(xiàn)吸收。反射板下部、支架邊處翻邊(圖1中4-1)1.5cm左右，作為預(yù)防萬(wàn)一玻管破裂引導(dǎo)熱水進(jìn)入玻管下支座5上5-k孔(圖7)，玻管下支座與玻管接觸處預(yù)裝橡膠圈5-1，以防陽(yáng)臺(tái)處安裝偶有從上而下雜物撞擊，使之有個(gè)緩沖。5-wk孔(圖8中)在玻管裝入后，須用玻璃膠封口，若有破損熱水從5-k孔經(jīng)k1、k2、k3、k4孔順墻壁流出。在稍后將要敘述的同居所層次陽(yáng)臺(tái)、墻壁就近安裝的長(zhǎng)管式太陽(yáng)能開(kāi)水器，其熱水安全導(dǎo)引通道結(jié)構(gòu)相同，以后不再?gòu)?fù)說(shuō)。本實(shí)用新型光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器短管式采用直徑φ47、φ53、φ58硅硼玻璃真空集熱管，長(zhǎng)度選取60～80cm，80cm長(zhǎng)度管宜用于30°以北地區(qū)，60cm長(zhǎng)度管宜用于30°以南地區(qū)。聯(lián)系到短管式水箱最大直徑為φ18cm，采用80cm管，66.5°夾角其最大跨度為50cm；60°夾角時(shí)其最大跨度為59cm。當(dāng)水箱直徑為φ16cm、管長(zhǎng)為60cm時(shí)，其跨度最小僅為40cm。故能適宜同居所層次陽(yáng)臺(tái)、墻壁就近安裝。短管式光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，φ47管系列采用4管起始式，主產(chǎn)品為5管起始式，如圖3；φ53管系列采用3管起始式，最佳采用5管起始式(圖略)；φ58管系列采用3管起始式規(guī)格，最佳采用4管起始式，如圖2。各管系列規(guī)格如偶數(shù)起始式每增加2管為一規(guī)格；3管起始式、5管起始式，首增3管以后每增2管為一規(guī)格，也可以倍數(shù)增加，每增加1倍為一規(guī)格。60cm、80cm短管式系列直熱式儲(chǔ)水箱內(nèi)膽(圖5中2-3)直徑取為15cm、16cm、17cm三種。由于管距為一定，內(nèi)膽直徑小，單管加熱水重量少；內(nèi)膽直徑大，單管加熱水重量多。本短管式太陽(yáng)能開(kāi)水器單管加熱量為現(xiàn)有的太陽(yáng)能開(kāi)水器加熱水重量的45％～75％。故直徑φ15cm的水箱內(nèi)膽為我國(guó)北方用戶(hù)所設(shè)計(jì)，直徑φ16cm的水箱內(nèi)膽為我國(guó)中緯度地區(qū)所設(shè)計(jì)，直徑φ17cm的水箱內(nèi)膽為我國(guó)南方地區(qū)所設(shè)計(jì)。為了降低成本，60cm、80cm短管直熱式開(kāi)水器也可采用統(tǒng)一直徑即中間尺寸φ16cm的水箱內(nèi)膽。水箱容量起始規(guī)格4.5～8升。80cm短管式還可采用直徑φ18cm水箱，以供南方使用。儲(chǔ)水箱內(nèi)膽的結(jié)構(gòu)，圖5中可以看出。儲(chǔ)水箱分為左右相通相連的大小兩腔，兩腔通過(guò)2-5k1、2-5k2兩孔相連。2-5k2孔管內(nèi)直徑φ16mm左右即可，2-5k1孔管內(nèi)直徑不超過(guò)φ12mm，2-5k2為小腔的出氣孔。圖5中2-10，為防2-5k1孔結(jié)垢所留疏通孔。所以把2-5k1孔徑限制較小是因?yàn)榭紤]在弱日照或無(wú)日照小腔電加熱時(shí)，使小腔水迅速致沸。2-10孔位置距水箱底9～10cm左右，偏于垂直直徑線(xiàn)2～3cm(見(jiàn)圖1中2-10)以讓開(kāi)電加熱器。圖5中2-6為安置電加熱器孔。其孔徑不論為何種直徑的太陽(yáng)能集熱管，其孔直徑均采用直徑φ47mm真空集熱管，在水箱內(nèi)外膽上所用孔直徑。在安裝電加熱器前，在電加熱器安裝孔里即內(nèi)膽孔上預(yù)置硅橡膠密封圈，旋入電加熱器即可密封。太陽(yáng)能熱水器專(zhuān)用輔助電加熱器市場(chǎng)有售，只是將其熱敏開(kāi)關(guān)改為圖27所示電路圖中所述規(guī)格故圖略。電加熱部分則沒(méi)入水中因而壽命長(zhǎng)久。在加工工藝中需要提醒的是，左右兩腔相鄰兩板，先以2-5k1、2-5k2孔管套穿，自動(dòng)氬弧焊或高頻焊接。然后再與左右腔回轉(zhuǎn)面焊接。小腔與大腔容積比為1/3或1/4或1/5或1/6。3至6管小腔中只有一管；由于管數(shù)系列中除起始數(shù)之外無(wú)質(zhì)數(shù)，又無(wú)7管式規(guī)格，則8管以上，小腔內(nèi)管數(shù)以總管數(shù)乘以可約分的容積比確定。比如8管開(kāi)水器，小腔中2管，9管小腔中3管。圖6所示為真空集熱管與水箱連接相通情況。本光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，水箱內(nèi)膽以及所有與水相接觸的零部件均采用SUS304進(jìn)口食品衛(wèi)生級(jí)不銹鋼。其真空管與水箱處密封件用食品衛(wèi)生級(jí)無(wú)毒硅橡膠。圖1-6中，6為承杯臺(tái)，以螺釘與水箱外殼相連。圖1圖5中7為推啟式水嘴，其連接方式可以從后面圖26中看出。本開(kāi)水器由于就近南面安裝，一般居所南面無(wú)供水管路，因水箱容量小者居多，開(kāi)水需要量少，簡(jiǎn)易型故采用人工加水。圖5中2-8為加水漏斗，2-8G為防塵蓋，圖中2-9為出氣管，2-9G為出氣口防塵蓋，該防塵蓋同后圖13。圖5中2-1為儲(chǔ)水箱外殼，2-2為聚氨酯整體發(fā)泡保溫材料。下面請(qǐng)?jiān)賲⒖磮D9、圖10。兩圖所示為短管式雙層內(nèi)膽水箱，圖中C為傳熱水箱，Y為飲用水水箱。傳熱水箱中放水，真空集熱管對(duì)其加熱，通過(guò)其傳熱給內(nèi)層飲用水水箱，從而避免過(guò)多的密封圈橡膠可能產(chǎn)生的微量橡膠味帶給敏感者特別是品茗者的影響。飲用水水箱內(nèi)膽材質(zhì)可稍薄。由于飲用水水箱處于最內(nèi)層，其材質(zhì)又較薄，傳熱時(shí)內(nèi)部無(wú)散熱，故影響溫升有限。本內(nèi)層飲用水水箱其加工工藝同上述?，F(xiàn)在有一種利用蓄熱媒體傳熱存熱的太陽(yáng)能熱水器，其蓄熱材料主要為熔化熱高又易得價(jià)廉的硫酸鹽、碳酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽等熔點(diǎn)為幾十度的水合物，增加一些輔劑而成，在傳熱蓄熱方面有一定效果。但對(duì)于專(zhuān)供飲用開(kāi)水器具而言，如果日久一旦稍有微量泄漏，會(huì)有一定毒性或有害，故本實(shí)用新型光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器不用此法，而采用水傳熱以保證絕對(duì)安全，滿(mǎn)足人們綠色保健需要。雙層內(nèi)膽水箱輔助電加熱器，對(duì)水箱內(nèi)膽內(nèi)水局部電加熱，在電加熱器與傳熱水箱接觸部分套上一隔熱層即可。(圖10中2-6TB)由于有雙層內(nèi)膽，安裝電加熱器前故須預(yù)置兩只密封圈。但只有一只密封圈與飲用水箱接觸，這樣橡膠可能對(duì)水質(zhì)的影響降至微乎其微。
但是不管如何，這種方法對(duì)于敏感者，或有嚴(yán)格綠色健康要求的高檔消費(fèi)群體來(lái)說(shuō)還不理想。故本實(shí)用新型光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器綠色保健雙層內(nèi)膽水箱局部輔助電加熱密封，還采用與前內(nèi)膽密封不同的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)?jiān)賲⒖磮D26、28。首先在電加熱腔端，在雙層內(nèi)膽水箱和外殼之間焊上一不銹鋼導(dǎo)管(圖26中2-6T)。加熱導(dǎo)管在經(jīng)過(guò)傳熱層水膽(圖28中2-3)和飲用水內(nèi)膽(2-3Y)時(shí)，在雙層膽之間必須加上一個(gè)隔熱圈(2-3YB)。加熱導(dǎo)管露出水箱外殼端接管(2-6TJ)有外螺紋，露出端長(zhǎng)約5～12cm，電加熱器(2-6R)接線(xiàn)端有一封口圈(2-6R2)，電加熱器插入后，由于加熱器封口與接管2-6TJ，A尺寸配合處，為配合精度較高的動(dòng)配合，水箱內(nèi)水則與橡膠平密封圈(2-6R1)完全隔絕，從而保證滿(mǎn)足綠色保健需要。經(jīng)特制螺母(2-6M)旋緊，則絕對(duì)斷漏。電加熱導(dǎo)管及電加熱器的外露部分保溫問(wèn)題，由2-6TB所示保溫材料、2-6BG所示保溫管、2-6WG所示尾部罩蓋解決。短管式雙層內(nèi)膽水箱開(kāi)水器，φ47管系列采用5管起始式，最佳采用6管起始式；φ53管系列也采用5管起始式，最佳采用6管起始式；φ58管系列采用4管起始式，最佳采用5管起始式。3系列外層傳熱膽直徑均采用φ18cm，飲用水內(nèi)膽直徑φ14cm或φ15cm，即層距1.5cm～2cm，最佳采用層距2cm。短管式雙層內(nèi)膽水箱，內(nèi)膽容量起始數(shù)為5升～8.5升。本實(shí)用新型短管傳熱式光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，管長(zhǎng)度采用80cm。其3種系列單管加熱水重量為現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水器的60％～67％。故長(zhǎng)度為80cm的短管傳熱式光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，主要適用于我國(guó)緯度35°以南地區(qū)使用。適宜于我國(guó)緯度35°以北地區(qū)使用的下面將要敘述。下面再參看圖11～13。圖11是按圖1、圖3中2-8G形式之放大圖。因開(kāi)水器置于室外，既要透氣又要防塵。圖11中2-8G1、2-8G2設(shè)計(jì)可以滿(mǎn)足這一要求。圖13設(shè)計(jì)是考慮到冬季室外溫低，最好采用不銹鋼帶保溫層透氣防塵蓋。
請(qǐng)?jiān)賲⒖磮D14～16。圖14～16所示為以直徑φ47管為代表的長(zhǎng)管式光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器。其太陽(yáng)能接收面與水平面夾角α，同居所就近安裝的，不分緯度高低全部為66.5°。其直熱式即水箱單層內(nèi)膽直徑φ18cm～22cm，小直徑的以北方使用為宜，大直徑的以南方使用為宜。緯度35°以北地區(qū)采用φ18cm，秋冬季效果較好，緯度35°以南地區(qū)直徑φ22cm可以獲得較多的沸水。為考慮制造成本，本光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器在推廣之初，采取和短管式相同直徑即φ18cm的規(guī)格。φ47管系列3管起始式即可，主產(chǎn)品取4管起始式；直徑φ53管、φ58管3管起始式。單管加熱量為現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水器的47％～58％，長(zhǎng)管直熱式水箱起始容量5.3升～11.8升。長(zhǎng)管傳熱式雙層內(nèi)膽綠色保健水箱，外層水箱直徑φ18cm～φ22cm，我國(guó)緯度35°以北地區(qū)，直徑φ20cm效果較好，緯度35°以南地區(qū)直徑φ22cm可以獲得較多的沸水。從節(jié)約成本方面考慮，本光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器取直徑φ20cm統(tǒng)一尺寸。長(zhǎng)管傳熱式綠色保健水箱，內(nèi)層水箱直徑φ14～19cm。外層水箱直徑取φ20cm時(shí)，內(nèi)層水箱直徑則為φ16～17cm。其水箱內(nèi)膽起始容量為5.3升～10.6升。長(zhǎng)管光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，其補(bǔ)水透氣、罩蓋、輔助電加熱腔與儲(chǔ)水箱總體積之比均同上述短管式光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器。其相關(guān)配件圖亦省略。
下面請(qǐng)?jiān)賲⒖磮D17～21。圖17、18為本光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器附加補(bǔ)水筒。8-2為回轉(zhuǎn)外殼，8-1、8-5為端蓋，8-3為聚氨酯整體發(fā)泡保溫層，8-4為補(bǔ)水筒內(nèi)膽，8-8為與儲(chǔ)水箱相接之出水嘴，8-6為濾網(wǎng)，以350目以上不銹鋼絲網(wǎng)、不銹鋼骨架組成，8-6C為鉻不銹鋼即俗稱(chēng)不銹鐵包被的恒磁體，8-6K為有礦化作用的麥飯石礦石。8-7為帶通氣槽的補(bǔ)水筒蓋。圖19～21為圖17中8-7的放大圖。圖20中8-7C為通氣槽，8-7K為通氣孔。圖19、20所示蓋可用無(wú)毒較耐低溫的高密度聚乙烯吹塑而成?？紤]到開(kāi)水器在室外冬季須保溫，故補(bǔ)水筒蓋做成如圖21所示。圖21中8-7S為安裝一手把的孔。手把即為一金屬圈，可以省略，故不附圖。本光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器小容量水箱附加補(bǔ)水筒容積約3～5升。當(dāng)儲(chǔ)水箱長(zhǎng)度是起始規(guī)格3倍以上時(shí)，可加大補(bǔ)水筒體積，或在水箱上間隔增加補(bǔ)水筒。當(dāng)水箱長(zhǎng)度是起始規(guī)格4～6倍時(shí)可增加一個(gè)補(bǔ)水筒，增加補(bǔ)水筒個(gè)數(shù)補(bǔ)水，可以使水箱均勻受壓，還可使支架受力均勻。
下面請(qǐng)?jiān)賲⒖磮D22～25。圖22是與附加補(bǔ)水筒相適應(yīng)的本光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器儲(chǔ)水箱。其主要特征在于，在水箱內(nèi)增加了一個(gè)由浮球兜(圖23中1)、浮球(圖23中2)、浮閥芯(圖23中3)、閥體(圖23中5)組成的自動(dòng)補(bǔ)水閥。圖23為儲(chǔ)水箱中無(wú)水或低水位狀態(tài)，即閥之通水態(tài)。當(dāng)補(bǔ)水筒與水箱結(jié)合，水箱中注水后，水從進(jìn)水口進(jìn)入閥芯水平向孔(圖23中8)、經(jīng)過(guò)閥芯中垂直孔(圖23中9)、從閥芯下水平孔(圖23中10)流出，進(jìn)入儲(chǔ)水箱。當(dāng)水箱內(nèi)水位升高，浮球上升頂起閥芯，閥芯頂端橡膠封住水箱進(jìn)水口下端面(圖23中6)，從而使補(bǔ)水筒中的水停進(jìn)。當(dāng)水箱水位下移時(shí)，浮力減小，水又自動(dòng)進(jìn)入。閥體與閥體外套(圖23中11)靜配合。閥體外套與水箱補(bǔ)水孔管(圖23中2-BG)螺旋配合，以便于除垢維修。圖24為浮球兜結(jié)構(gòu)示意圖。閥芯重量越輕越好。本實(shí)用新型光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，水箱自動(dòng)補(bǔ)水閥閥芯自重不超過(guò)20g，浮球直徑φ50mm，壁厚0.3mm材料制成，浮球自重19g左右。與閥芯上端封口處相接觸的進(jìn)水口直徑φ6mm即可。下面請(qǐng)?jiān)賲⒖磮D26。該圖以清楚地顯示為帶自動(dòng)補(bǔ)水閥的雙層水箱結(jié)構(gòu)示意圖。
圖27為該光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器輔助電加熱部分電路及主要元器件圖。圖27電路圖中熱敏開(kāi)關(guān)型號(hào)(CMKSD301.88)為先通后斷態(tài)。使用時(shí)接上220V50赫茲交流電源，合上開(kāi)關(guān)(圖27中K)，如水溫已達(dá)可飲溫度，雙金屬片熱敏開(kāi)關(guān)處于斷電態(tài)，此時(shí)黃燈(圖27中指示燈1)亮，指示水可飲用；如果水溫低于95°以下，此時(shí)雙金屬片熱敏開(kāi)關(guān)自動(dòng)處于合電態(tài)，紅指示燈(圖27中指示燈2)亮，表明電加熱器(圖27中)通電加熱?？紤]用電安全，水箱加熱腔端外殼務(wù)必接地，電源插頭務(wù)必為帶接地保護(hù)插頭，插座務(wù)必接地。雙層內(nèi)膽水箱熱敏開(kāi)關(guān)安裝在加熱導(dǎo)管上的熱敏元件座上(圖28中2-7)，熱敏開(kāi)關(guān)指示燈線(xiàn)路均在端蓋之中(圖4中2D)。單層內(nèi)膽水箱加熱器在加熱器護(hù)罩內(nèi)。與電加熱器接線(xiàn)，通過(guò)一安裝在水箱加熱端外殼回轉(zhuǎn)面下部的一簡(jiǎn)單接線(xiàn)盒(圖4中2-15)。輔助電加熱功率從0.5千瓦到3千瓦。本光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器采用0.7千瓦到3千瓦。輔助電加熱腔中，集熱管數(shù)1管時(shí)，功率為0.7千瓦，2管時(shí)1千瓦，以后每增1管增加0.5千瓦。加熱腔中最多管數(shù)為6管，功率則為3千瓦。本實(shí)用新型使用時(shí)，如有日照先不通電源，臨用前幾分鐘通電，如水已沸，可不必切斷電源。因此時(shí)熱敏開(kāi)關(guān)處于斷電態(tài)，整個(gè)電路不耗電。早、晚時(shí)間使用前幾分鐘通電，如不連續(xù)使用則用后斷電。晚上臨睡前務(wù)必?cái)嚯姡苑览速M(fèi)電能。需要補(bǔ)充的是，如前所述，本實(shí)用新型光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器為系列產(chǎn)品。4倍于起始規(guī)格的小容量的采取同居所層次、陽(yáng)臺(tái)、墻壁就近安裝的。4倍以上于起始規(guī)格的大容量光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，適宜于使用者需要的可以樓頂、地面安裝。在陽(yáng)臺(tái)、墻壁就近安裝的或通過(guò)支架上穿心孔(圖4中1-K)與墻壁、陽(yáng)臺(tái)相連，或用卡壓，或在支架側(cè)面焊上帶孔貼墻板片均可。卡壓或支架側(cè)面上焊接帶孔貼墻板片已是常用方法故無(wú)庸贅述。4倍以上于起始規(guī)格的大容量的光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，在樓頂?shù)孛姘惭b的其太陽(yáng)能接收面與水平面夾角取45°～50°，取50°的腳部要與接觸面加固。在樓頂安裝的其水箱補(bǔ)水方法，采用現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水器補(bǔ)水方法，其為公知技術(shù)，均不必細(xì)說(shuō)。其溫度指示燈通過(guò)引線(xiàn)引進(jìn)室內(nèi)，開(kāi)水閥引進(jìn)室內(nèi)，其法極易，故略。其實(shí)本實(shí)用新型光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，最可能受市場(chǎng)歡迎的多數(shù)為3倍以下于起始規(guī)格的小容量的產(chǎn)品。而樓頂安裝的大容量的產(chǎn)品需要量可能極少，但可試制少量樣品以投石問(wèn)路。
此外，太陽(yáng)能開(kāi)水器真空管安裝時(shí)需要潤(rùn)滑方能推入密封膠圈?，F(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水器，真空管安裝時(shí)，用洗潔精或洗衣粉水溶液或皂液。本光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器其水為飲用水，故在此特別指出，萬(wàn)萬(wàn)不能使用上述方法潤(rùn)滑，而應(yīng)采用極少量食用油在硅橡膠圈內(nèi)壁及真空管接觸壁上進(jìn)行潤(rùn)滑，其方法是以沾少量油而擰不出油之布涂抹需潤(rùn)滑壁即可。潤(rùn)滑用油絕對(duì)少量以防影響飲用質(zhì)量及腐蝕硅橡膠密封圈。
權(quán)利要求1.一種光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，該開(kāi)水器由不銹鋼支架、氧化鋁反射板、硅硼玻璃真空集熱管、密封圈、不銹鋼保溫儲(chǔ)水箱、在保溫儲(chǔ)水箱上面的加水漏斗、加水漏斗防塵蓋、保溫儲(chǔ)水箱上的出氣孔、及出氣孔防塵蓋、保溫水箱上面附加自動(dòng)補(bǔ)水筒和保溫儲(chǔ)水箱中的輔助電加熱器、電加熱器置外端的溫度開(kāi)關(guān)、裝在水箱外側(cè)的水溫指示燈、水箱加熱端偏下處接線(xiàn)盒與水箱相通的推啟式水嘴及與外殼相連的承杯臺(tái)組成；其特征在于，所述的光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器采用緯度差異3檔或2檔設(shè)計(jì)，所述的真空集熱管單管加熱水重量設(shè)計(jì)為現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水器真空集熱管加熱水重量的45％～75％，太陽(yáng)能接收面與水平面夾角為45°～66.5°，所述的真空集熱管有短管式和長(zhǎng)管式兩種，采用的真空集熱管數(shù)，起始數(shù)為2管，最優(yōu)選的起始數(shù)為3～5管，所述的太陽(yáng)能熱水器儲(chǔ)熱水箱，其直徑與現(xiàn)有太陽(yáng)能熱水器相比相應(yīng)縮小，使之與單管加熱容量相匹配，儲(chǔ)水箱分隔為左右相通相連的大小兩腔，小腔水箱中既有真空集熱管集熱又有管式加熱器加熱，所述的輔助電加熱器置外端的保溫層內(nèi)溫度開(kāi)關(guān)為雙金屬片熱敏開(kāi)關(guān)，輔助電加熱腔側(cè)垂直壁上有顯示水沸與否的紅黃指示燈，輔助電加熱腔下部有一個(gè)穿過(guò)保溫層及外殼的推啟式水嘴，水嘴下方有一個(gè)與水箱側(cè)壁相連的承杯臺(tái)，保溫水箱上有一個(gè)帶防塵蓋的人工補(bǔ)水漏斗，所述的保溫儲(chǔ)水箱的另一形式自動(dòng)補(bǔ)水型水箱，其內(nèi)有一個(gè)空心不銹鋼浮球、閥芯、閥體、組成的自動(dòng)補(bǔ)水閥，自動(dòng)補(bǔ)水型水箱還有一個(gè)與其相配套的保溫自動(dòng)補(bǔ)水筒；其所述的支架有一個(gè)防玻璃管破損后熱水安全通道；所述的光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器其中小規(guī)格安裝位置為同居所層次陽(yáng)臺(tái)、墻壁、地面就近安裝，大規(guī)格為地面或樓頂安裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，其特征在于真空集熱管短管式長(zhǎng)度為60cm～80cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，其特征在于，所述保溫儲(chǔ)水箱，有直接加熱式即單層內(nèi)膽水箱和傳熱加熱式即雙層內(nèi)膽綠色保健水箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，其特征在于，所述保溫自動(dòng)補(bǔ)水筒加水口有濾網(wǎng)兜，濾網(wǎng)兜下層有磁化作用的永久恒磁體，磁石被能穿過(guò)磁力線(xiàn)的鉻不銹鋼即俗稱(chēng)的不銹鐵包被，上層有礦化作用的麥飯石。
專(zhuān)利摘要一種光電互補(bǔ)太陽(yáng)能開(kāi)水器，該實(shí)用新型由支架、反射板、玻璃真空集熱管、保溫水箱、加水漏斗、防塵蓋、附加自動(dòng)補(bǔ)水筒和局部輔助電加熱器、溫控開(kāi)關(guān)、指示燈、與水箱相連的水嘴及承杯臺(tái)組成。該實(shí)用新型改變現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水器的主要參數(shù)，采用緯度差異3檔或2檔設(shè)計(jì)，減小單管加熱量，使太陽(yáng)吸收面與水平面夾角更合理，縮小水箱直徑，增加與主水箱相通又分隔的局部加熱腔，以2～5管為起始數(shù)，采用同居所層次就近安裝，解決了現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水器因水更新期長(zhǎng)不能提供衛(wèi)生的可飲用沸水和遠(yuǎn)距輸送達(dá)不到臨用仍沸的問(wèn)題。本實(shí)用新型能夠在一年四季(除酷寒外)主要通過(guò)太陽(yáng)能及時(shí)獲得安全衛(wèi)生的飲用臨用沸水，并可滿(mǎn)足人們綠色保健的需要。
文檔編號(hào)F24H1/20GK2709868SQ0326521
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
發(fā)明者吳志辛 申請(qǐng)人:吳志辛