專利名稱:聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器的制造方法
【專利摘要】一種聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器，包括有會聚太陽光器件、外殼、支架，在太陽光會聚的焦線上，有一筒形的雙層玻璃真空管，所述筒形的雙層玻璃真空管內(nèi)部套有一金屬筒，所述雙層玻璃真空管與所述金屬筒之間有支撐，金屬筒內(nèi)有一根貫穿所述金屬筒的盤管，在金屬筒內(nèi)的剩余空間，用貯熱材料填充，金屬筒兩端密封，盤管的進出口露在所述金屬筒兩端外，所述金屬筒兩端有與所述金屬筒垂直的固定桿，所述筒形的雙層玻璃真空管兩端有雙層玻璃真空板封堵，所述金屬筒兩端的固定桿與所述支架相連，所述外殼與所述會聚太陽光器件、所述支架鑲嵌連接。由于聚光，該熱水器具有煮飯、蒸饅頭的功能，適用于家用、也適用于企業(yè)。
【專利說明】聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器，屬于太陽能光熱利用設備。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽光照射到地球的能量是有限的，其輻射能量為1367W/ Hf，現(xiàn)行的家用真空管太陽能熱水器，由于吸收太陽能的能量密度低，太陽光的溫度與水的溫度之間溫差小，加熱的水溫低于100°c，使用范圍僅僅滿足人們?nèi)粘Ｉ钪械南翠?。家庭太陽能熱水器發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)將太陽能的光熱轉(zhuǎn)換挖掘到了極致，已經(jīng)遇到了一個發(fā)展的瓶頸時期。如果將太陽光進行聚光，將低密度的太陽能變成高密度的，會聚的光照射到集熱器上就會得到比普通太陽能熱水器更高的溫度。本人曾發(fā)明了一種家用中溫太陽能熱水器201220647197.4，能夠煮飯蒸饅頭，開始認為，在家用太陽能熱利用方面，該項發(fā)明已經(jīng)達到完美。后來發(fā)現(xiàn)，還有開拓的余地。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的任務是，設計一種聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器，家用它能夠煮飯、蒸饅頭，企業(yè)大量用它能夠產(chǎn)生大量高溫蒸汽。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器，包括有會聚太陽光器件、外殼、支架，在太陽光會聚的焦線上，有一筒形的雙層玻璃真空管，所述筒形的雙層玻璃真空管內(nèi)部套有一金屬筒，所述雙層玻璃真空管與所述金屬筒之間有支撐，所述金屬筒的外表面涂有吸熱涂層，所述金屬筒內(nèi)有一根貫穿所述金屬筒的盤管，在所述金屬筒內(nèi)的剩余空間，用貯熱材料填充，所述金屬筒兩端是密封的，所述盤管的進出口露在所述金屬筒兩端外，所述金屬筒兩端有與所述金屬筒垂直的固定桿，所述筒形的雙層玻璃真空管兩端有雙層玻璃真空板封堵，所述金屬筒兩端的固定桿與所述支架相連，所述外殼與所述會聚太陽光器件、所述支架鑲嵌連接。所述會聚太陽光器件是沿一條拋物線所在平面高度方向上伸長所得出的拋物面，且在所述拋物面添加上反光材料所形成的反射鏡；或者是一個凸透鏡截面在其高度方向上伸長所形成的凸透鏡。所述貯熱材料是由若干小儲熱體與小儲熱體的間隙中填充的導熱油組成，所述小儲熱體形狀為柱形或者球形，所述小儲熱體的結(jié)構(gòu)為:內(nèi)部為相變儲熱物質(zhì)，外表面為固體材料。所述固定桿的其中一段是凸形狀與凹形狀，之間隔有絕熱材料構(gòu)成的。所述小儲熱體的外表面的固體材料為金屬、或者陶瓷、或者合成化工材料。若干所述的聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器的所述盤管的進出口連接方式是串聯(lián)、或者并聯(lián)、或者混聯(lián)。
[0005]本實用新型所述的會聚太陽光器件有兩種實施例:反射鏡和折射鏡，由于二者都能夠制造成聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器，所以從原理上將二者視為了一種熱水器。由于隨著太陽的運轉(zhuǎn)，部分太陽光會聚的焦線會照射在集熱器外，所以在集熱器背面及側(cè)面還可以添加反射鏡。這樣做的好處是:減少光損失，減少輻射熱量。本實用新型所述盤管的進口是與外部水管道的出口相連接的，所述盤管的出口是與外部水蒸汽管道的入口相連接的。所述金屬筒的局部受到會聚的太陽光的照射后溫度很高，一是通過金屬筒向其余的外表面?zhèn)鲗崃浚峭ㄟ^這局部的內(nèi)表面向?qū)嵊蜕?，導熱油由于溫差可以產(chǎn)生對流，對流加快了熱量的傳遞，將熱量傳遞到每個小儲熱體，小儲熱體通過相變儲存更多的熱量。將小儲熱體制造成球形或者柱形，小儲熱體之間的間隙給導熱油的對流提供了條件。所述金屬筒的儲熱過程是:當金屬筒的溫度低于小儲熱體相變溫度時，通過金屬筒內(nèi)升溫貯存熱量；當金屬筒的溫度等于小儲熱體相變溫度時，通過金屬筒內(nèi)小儲熱體固一一液轉(zhuǎn)化貯存熱量；當小儲熱體內(nèi)相變物質(zhì)全部融化后，金屬筒通過繼續(xù)升溫來貯存熱量。金屬筒放熱的過程與上述相反。所述小儲熱體的外表面的固體材料是耐高溫的，起到保持小儲熱體形狀、傳導熱量、隔絕相變物質(zhì)與導熱油混合的作用，金屬、或者陶瓷、或者合成化工材料都行。
[0006]將所述固定桿的其中一段制作成凸形狀與凹形狀，之間隔有絕熱材料的目的是金屬筒的熱量不會通過固定桿對外散熱。固定桿是安裝在金屬筒的兩端的，每端I一3個為宜。所述金屬筒的圓周有筒形的雙層玻璃真空管包裹，兩端有雙層玻璃真空板封堵，金屬筒四周的真空切斷了熱傳導途徑，這就實現(xiàn)了金屬筒對外散熱最小。家用時，平常金屬筒的盤管不通水，吸收的太陽光熱量通過金屬筒貯存。中午或者晚上做飯時，緩慢往盤管的一端通入水，高溫的金屬筒將水加熱成高于100°C水蒸氣，水蒸氣就可以通到蒸鍋里煮飯、蒸饅頭了。家庭使用時，如果有效采光面積按2平方米計算，光熱轉(zhuǎn)換效率按50%計算，太陽光的照射強度按I千瓦/平方計算，每天太陽光的照射時間按6小時計算，則該熱水器吸收的熱量為:2X1X50%X6=6千瓦時，相當于使用一個產(chǎn)生2千瓦熱量的電爐工作3個小時產(chǎn)生的熱量。這些熱量足夠一個普通家庭一天的做飯使用。當然通過增加采光面積就能夠很方便的增加采熱量。當本實用新型用于企業(yè)時，通過增加本實用新型的數(shù)量，將每個熱水器盤管串聯(lián)可以提高水蒸氣的溫度，將每個熱水器盤管并聯(lián)可以提高水蒸氣的流量。本實用新型的結(jié)構(gòu)特點是:首次在集熱器內(nèi)加入了盤管，首次在集熱器內(nèi)加入了相變儲熱物質(zhì)，在相變儲熱物質(zhì)之間的縫隙加入了導熱油。
[0007]本實用新型的有益效果是，集聚光貯熱加熱于一體，總占用空減小，總散熱面積減小，保溫效果好。與現(xiàn)行市場上的真空管太陽能熱水器相比，在構(gòu)造上:本實用新型少了真空管，多了會聚太陽光器件、集熱器，材料成本變化不大，也可以安裝在陽臺、屋頂；在效果上:家用本實用新型能夠煮飯、蒸饅頭，企業(yè)大量用本實用新型能夠產(chǎn)生大量高溫蒸汽，當然摻入涼水也兼有現(xiàn)行市場上的真空管太陽能熱水器的效果?？梢钥闯觯緦嵱眯滦捅痊F(xiàn)行市場上的真空管太陽能熱水器具有顯著進步，推廣本實用新型，現(xiàn)行市場上的真空管太陽能熱水器將會逐漸淘汰，本實用新型將會開辟太陽能光熱利用的新局面。

【附圖說明】

[0008]附圖是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖1是聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器的第一個實施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2是聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器的第二個實施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖3是圖1或圖2中安裝在太陽光會聚焦線上的零件的第一個實施例結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖4是圖1或圖2中安裝在太陽光會聚焦線上的零件的第二個實施例結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖5是圖1至圖4中任一圖所示的固定桿的放大剖視圖。
[0014]圖中1.會聚太陽光器件，2.外殼，3.支架，4.雙層玻璃真空管，5.金屬筒，6.支撐，7.盤管，8.貯熱材料，9.盤管進口，10.盤管出口，11.固定桿，12.絕熱材料，13.雙層玻璃真空板，14.球形小儲熱體，15.柱形小儲熱體，16.水桶，17.開關(guān)，18.蒸鍋。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述。
[0016]圖1是本實用新型的第一個實施例的結(jié)構(gòu)圖。圖1中的會聚太陽光器件I使用的是折射式的一個薄的凸透鏡，其原理見專利201220584585.2，它能夠?qū)⑻柟鈺蹫橐粭l焦線，在焦線上安裝有一筒形的雙層玻璃真空管4，在雙層玻璃真空管4的內(nèi)部套有一金屬筒5，雙層玻璃真空管4與金屬筒5之間有支撐6，金屬筒5的外表面涂有吸熱涂層，金屬筒5內(nèi)有一根盤管7，金屬筒5內(nèi)的剩余空間，用貯熱材料8填充。金屬筒5兩端是密封的，盤管進口 9、盤管出口 10露在金屬筒5兩端外面，延伸出外殼2，盤管進口 9輸入的是涼水，盤管出口 10輸出的是熱水蒸氣。在金屬筒5的兩端有固定桿11，固定桿11的放大剖視圖如圖5所示，其中一段是凸形狀與凹形狀，之間隔有絕熱材料12構(gòu)成，其目的是阻斷金屬筒5內(nèi)的熱量沿固定桿11向支架3傳導。在雙層玻璃真空管4的兩端有雙層玻璃真空板13封堵。外殼2與會聚太陽光器件1、支架3鑲嵌，構(gòu)成聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器整體。圖3是安裝在太陽光會聚焦線上的零件的第一個實施例結(jié)構(gòu)圖，貯熱材料8是由是由若干球形小儲熱體14與它們間隙中填充的導熱油組成。圖4是安裝在太陽光會聚焦線上的零件的第二個實施例結(jié)構(gòu)圖，貯熱材料8是由是由若干柱形小儲熱體15與它們間隙中填充的導熱油組成。在圖1中，安裝在太陽光會聚焦線上的零件是圖3形狀。圖3、圖4除儲熱材料8的形狀不同外，其它材料構(gòu)成相同。
[0017]圖2是本實用新型的第二個實施例的結(jié)構(gòu)圖，圖2中的會聚太陽光器件I是拋物面反射式鏡，它能夠?qū)⑻柟鈺蹫橐粭l焦線，安裝在太陽光會聚焦線上的零件是圖3，或者圖4。為了更詳細描述本實用新型的應用，在圖2支架3的上方加裝了水桶16、開關(guān)17，下面放了蒸鍋18。平時開關(guān)關(guān)閉，金屬筒5吸收儲存太陽光熱量。需要做飯時，打開開關(guān)17，盤管7將水加熱為高溫蒸汽，通入蒸鍋煮飯、蒸饅頭。圖1可以安裝在樓房陽臺、屋頂，圖2可以安裝在農(nóng)村院內(nèi)地面、樓房大的涼臺。
【權(quán)利要求】
1.一種聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器，包括有會聚太陽光器件、外殼、支架，在太陽光會聚的焦線上，有一筒形的雙層玻璃真空管，所述筒形的雙層玻璃真空管內(nèi)部套有一金屬筒，所述雙層玻璃真空管與所述金屬筒之間有支撐，所述金屬筒的外表面涂有吸熱涂層，其特征是:所述金屬筒內(nèi)有一根貫穿所述金屬筒的盤管，在所述金屬筒內(nèi)的剩余空間，用貯熱材料填充，所述金屬筒兩端是密封的，所述盤管的進出口露在所述金屬筒兩端外，所述金屬筒兩端有與所述金屬筒垂直的固定桿，所述筒形的雙層玻璃真空管兩端有雙層玻璃真空板封堵，所述金屬筒兩端的固定桿與所述支架相連，所述外殼與所述會聚太陽光器件、所述支架鑲嵌連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器，其特征是:所述會聚太陽光器件是沿一條拋物線所在平面高度方向上伸長所得出的拋物面，且在所述拋物面添加上反光材料所形成的反射鏡；或者是一個凸透鏡截面在其高度方向上伸長所形成的凸透鏡。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器，其特征是:所述貯熱材料是由若干小儲熱體與小儲熱體的間隙中填充的導熱油組成，所述小儲熱體形狀為柱形或者球形，所述小儲熱體的結(jié)構(gòu)為:內(nèi)部為相變儲熱物質(zhì)，外表面為固體材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器，其特征是:所述固定桿的其中一段是凸形狀與凹形狀，之間隔有絕熱材料構(gòu)成的。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器，其特征是:所述小儲熱體的外表面的固體材料為金屬、或者陶瓷、或者合成化工材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的一種聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器，其特征是:若干所述的聚光貯熱加熱一體的太陽能熱水器的所述盤管的進出口連接方式是串聯(lián)、或者并聯(lián)、或者混聯(lián)。
【文檔編號】F24J2-46GK204301338SQ201420729417
【發(fā)明者】門立山 [申請人]門立山