專利名稱：真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽能集熱器。該集熱器特別適用于建筑一體化。安裝在自家陽臺或窗戶下方的墻壁上使用。
背景技術：
目前真空集熱器的構成是一種液態(tài)介質(zhì)，被一種表面涂有吸熱涂層的容器包裹，構成吸熱器。吸熱器，被一種透光的容器包裹，構成集熱器。將兩種容器夾層中的空氣抽走，構成真空集熱器。
目前真空集熱器有兩類，一類是真空平板集熱器，透光容器采用的是平板玻璃，透光面是平面。另一類是真空玻璃管集熱器，透光容器采用的是玻璃管，透光面是圓弧曲面。
目前兩類真空集熱器都不適用于墻立面。原因是，真空平板集熱器無法免坡度安裝于墻立面。真空玻璃管構成平板集熱器，雖然可以免坡度安裝于墻立面，但是，意外或人為飛來物、冰雹使集熱器破碎，高空墜落容易造成人身傷害。
“真空”二字讓真空玻璃管集熱器占據(jù)了70％以上的市場。存在的問題也是不少的。例如，過長的輸水管線，在煙道中無法施加保溫層，無論有無管道排空，由于冷水、冷管的存在，每次用水時都要面對冷水的無奈。即便如此，“寶貴”的煙道也容納不了幾根水管。占玻璃管圓弧曲面1/10的中心線處的面積不反光，圓弧曲面9/10的面積存在不同程度的反光。單位面積熱效率比真空玻璃管高很多的平板集熱器，長期以來卻沒有市場。其原因是不能有效的抽制“真空”。不管哪一類集熱器，要成為市場認可的產(chǎn)品，都必須通過“真空”這個難關。
專利號為ZL02274634.X的《壁掛式太陽能熱水器》，只是發(fā)明了一類新的集熱器透光面。為集熱器免坡度安裝開了一條路，成為一種免坡度安裝于墻立面的太陽能集熱器還存在很多問題。影響了實際使用。由于板面自身強度不夠，做成中空后，存在，空氣溫度過高時集熱器出現(xiàn)脹箱現(xiàn)象，空氣溫度過低時出現(xiàn)癟箱現(xiàn)象，安裝維修不方便等問題。關鍵所在是“真空”問題沒有解決。
現(xiàn)有的集熱器，無法解決季節(jié)差、時間差造成集熱器安裝坡度或迎光坡度的偏離。偏離的入射角產(chǎn)生光反射。消除入射角偏差，只有用“自動跟蹤陽光”來解決。

發(fā)明內(nèi)容
為了使樓房最大可利用空間的墻立面得到有效利用，為了兼顧平板集熱器的熱效率和真空管集熱器的真空效果。本發(fā)明提供一種，真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器。其核心是一種新型的真空集熱器。它是一種免坡度安裝、不破碎、高真空、耐高寒、高保溫、自動跟蹤陽光、安裝簡單、維修方便的高效率的建筑一體化集熱器。具有，模塊化，包裝運輸方便，管線規(guī)范，建筑樓房時預留墻眼和輸水管線簡單，舊樓后續(xù)安裝容易的特點。集熱器自動排空，將集熱器的水送回貯水箱，手動排空用于停電等特殊情況。所以，防凍性很好，使集熱器的使用不受地域限制。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的該集熱器主要包含有吸熱器和透光容器，吸熱器安裝于透光容器內(nèi)，所說的透光容器的向陽表面為鋸齒面，所說的鋸齒面是由鋸齒面透光板構成，所說的透光容器是由鋸齒面透光板和真空殼構成。
“真空”和“自動跟蹤陽光”，這兩個長期難以解決的問題，引伸出四個具體問題①真空支撐如何做到接觸面積小、支撐點多、遮擋光線少、冷熱傳導性小。②如何消除有機透光板熱脹冷縮產(chǎn)生的尺寸變化。③怎樣解決集熱器跟蹤陽光時，軟、硬輸水管都無法跟隨集熱器位移。④怎樣使集熱器具有很強的抗風能力，做到低成本、結構簡單、性能可靠。
該集熱器用真空隔熱原理，阻隔吸熱器的熱能與外界的交換。用保溫層隔斷真空殼與大氣之間的冷熱交換。用熱輻射隔離膜阻斷吸熱器對真空殼的熱輻射。用真空殼的外傘沿解決集熱器抗風能力及真空密閉的可靠性。用自動跟蹤陽光提高集熱器的熱效率。用萬向旋轉(zhuǎn)器將線位移轉(zhuǎn)變成角位移，是自動跟蹤陽光成敗的關鍵之一。
本發(fā)明要解決的技術問題1、真空玻璃管平板集熱器易碎，懸掛于墻立面不安全；2、不同季節(jié)和時間，陽光進入集熱器的入射角不同，鋸齒面的坡度無法兼顧各個時期的入射角，產(chǎn)生光反射；3、有機材料構成透光板，強度不足難以抽真空；4、材料性慢泄漏，集熱器若干年后真空度下降；5、集熱器真空度下降后，使用者不易及時發(fā)現(xiàn)；6、高寒地區(qū)凍堵后脹裂集熱器；7、目前的真空平板集熱器保溫性欠佳；8、透光板熱脹冷縮，脹壞集熱器；9、鋸齒透光板四周密封的可靠性；10、集熱器的抗風能力；11、萬向旋轉(zhuǎn)器動態(tài)連接處，動態(tài)保溫；12、上下限溫度控制方式不適合集熱器水溫控制；13、冷水管從集熱器下方引出，管線遠離窗口強度不好及無法施加保溫層；14、集熱器高空安裝及維護不方便。
本發(fā)明采用的技術方案1、解決集熱器破碎的技術方案用含有耐紫外線工藝的有機透光材料，一次成型鋸齒透光板，替代真空玻璃管，構成重量輕、不破碎的真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器。
2、解決季節(jié)和時間差產(chǎn)生光反射的技術方案用集熱器自動跟蹤陽光，補償由于季節(jié)差產(chǎn)生的陽光入射角偏差。自動跟蹤陽光主要由陽光入射角傳感器、微電機、懸掛支架及若干個仰角位移驅(qū)動、萬向旋轉(zhuǎn)器所組成，它包含有使集熱器向陽側(cè)的平面垂直于某一圓弧軌跡，該圓弧軌跡的一端垂直于墻立面，集熱器沿該圓弧軌跡自動重復往返位移的機構。自動跟蹤陽光需要解決如下四個問題①解決軟、硬輸水管無法跟隨集熱器位移的技術方案用萬向旋轉(zhuǎn)器將輸水管線的線位移轉(zhuǎn)換成角位移。萬向旋轉(zhuǎn)器是由，兩根對接的水管，細水管插在粗水管中，靠近墻眼的一端設有可以組合、分解的管接頭，所說的對接處包含有能相對反方向旋轉(zhuǎn)的連接和防漏機構。
由于安全的需要，安裝和維修工作必須在窗口處伸手可及的范圍里。所以，所有的輸水管線不能遠離窗口。假如，集熱器以底邊沿為軸旋轉(zhuǎn)，硬連接的輸水管無法跟隨集熱器位移。假如，采用彈簧軟水管雖然能夠跟隨，但是，壽命很短，承受水壓能力差，軟水管施加保溫材料后失去柔軟性，也無法跟隨集熱器位移。只有，集熱器以上邊沿為軸旋轉(zhuǎn)，配以萬向旋轉(zhuǎn)器，才是可行的。
②解決陽光入射角傳感器的技術方案陽光入射角傳感器是安裝在集熱器上，所說的傳感器是由若干個光敏元件安裝在陰影板上，被垂直安裝在陰影板上的遮陽板所等分。陽光入射角傳感器如果安裝在窗臺或墻上，檢測的是絕對入射角，控制復雜成本高。陽光入射角傳感器安裝在集熱器上，檢測的是入射角偏差，控制簡單成本低，運行可靠。
③解決萬向旋轉(zhuǎn)器和懸掛折頁的軸線不在一條直線上的技術方案如果不在一條直線上，就無法將線位移轉(zhuǎn)換成角位移。解決的辦法是，在集熱器兩側(cè)的輸水管引出端，各增加一個Z型管接頭。
④解決集熱器沿圓弧軌跡自動重復往返位移的技術方案仰角位移驅(qū)動是由集熱器上固定的若干個高強度折頁和懸掛支架上固定的若干個高強度折頁，使集熱器的一個邊沿，在螺紋絲杠上直線往返運動，限位磁鐵組裝在螺紋絲杠的頂端。
采用兩套仰角位移驅(qū)動，集熱器穩(wěn)定度好，抗風能力強。由于減速比很大，驅(qū)動齒輪在螺紋絲杠上停止轉(zhuǎn)動時，無須鎖定機構，集熱器也不會隨風移動。
3、解決有機材料構成透光板，強度不足難以抽真空的技術方案目前真空平板集熱器的支撐用的是玻璃條，固定玻璃條的材料遮擋了一定量的光線。支撐過多時，吸熱器和大氣之間會出現(xiàn)程度不同的冷熱交換現(xiàn)象。真空支撐的優(yōu)劣是集熱器的關鍵所在。以下從兩方面加以解決①增強透光板自身的整板強度用于免坡度安裝的鋸齒透光板的鋸齒，具備了力學中穩(wěn)定度最好的三角結構。平面有機透光板一次成型鋸齒透光板后，整板強度提高了百倍。也為點接觸的真空支撐創(chuàng)造了條件。
②采用高絕熱、低擋光的真空支撐真空支撐是由透光網(wǎng)格支架和隔熱網(wǎng)格支架組成，其中，所說的透光網(wǎng)格支架是用有機透光材料構成網(wǎng)格支架，該支架與吸熱器接觸的一側(cè)，組裝了絕熱材料制成的條，其中，所說的隔熱網(wǎng)格支架是用絕熱材料制成網(wǎng)格支架，所說的透光網(wǎng)格支架和隔熱網(wǎng)格支架的支撐接觸面都是刀刃狀或凸起的圓弧狀。
采用網(wǎng)格支架，是因為，可以將支撐接觸面加工成刀刃狀，而玻璃作不到?？梢詫⒕W(wǎng)格支架的單位網(wǎng)格面積做的很小，而玻璃作不到。有機透光材料的熱傳導系數(shù)比玻璃小很多，冷熱交換自然也就小很多。隔熱條很細，且緊貼在吸熱器側(cè)，所以遮擋光線極微。透光網(wǎng)格支架配以隔熱條是為了提高有機透光材料的耐熱性。采用插編的方式制成網(wǎng)格支架是因為工藝簡單，成本低。支撐接觸面采用點和線接觸方式，絕熱性更好。外力作用下網(wǎng)格支架不斷裂，而玻璃條支撐易斷裂。用絕熱網(wǎng)格支架替代吸熱器和真空殼之間的聚氨酯發(fā)泡，是為了提高絕熱性。
4、解決材料性慢泄漏的技術方案材料方面無法解決慢泄漏，但是可以側(cè)面解決。不能因為自行車出廠時，無法做到輪胎永遠不漏氣，而被拒絕使用。在集熱器上設置真空補壓嘴，真空補壓嘴它是一種，可以隨時反復組合分解的若干道密封機構，所說的若干道密封是用防漏罩沿立筋軌道垂直壓緊密封墊圈，用彈性膠管單向封閉抽氣孔。達到簡單、方便、迅速的補充真空壓力。
5、解決集熱器真空度下降后，使用者不易及時發(fā)現(xiàn)的技術方案在集熱器上設置簡單、可靠、壽命長的真空度傳感器，將壓力轉(zhuǎn)換成電信號，提供給電子聲光報警。使用戶及時發(fā)現(xiàn)真空度是否下降。真空度傳感器它包含有電子開關、能跟隨真空氣室的壓力改變而形變的封閉的殼體，所說的殼體是用波紋管或彎曲金屬管制成。所說的電子開關是用磁鐵和霍爾元件構成。
6、解決集熱器凍堵的技術方案解決凍堵有三種途徑①提高抗凍性，即集熱器反復凍堵過程中，集熱器不會被凍裂。②提高防凍性，即用電加熱等辦法，防止集熱器的水溫降到零度以下。③提高耐凍性，即提高集熱器的保溫性或加大集熱器的貯水量，使集熱器在一定時間內(nèi)不凍堵。
分析抗凍性控制集熱器內(nèi)部水的結凍順序，還是在集熱器內(nèi)設冰凍膨脹吸收器，還是使用具有伸縮性的材料制成集熱器的易凍部位。本途徑存在，工藝復雜、彈性材料成本高易老化。即便抗凍性過關，集熱器不會被凍裂?？墒俏磁趴盏乃?，增加了儲能的質(zhì)量。夜晚儲存的低溫能量，將抵消白天等量的有效熱能。
分析保溫性提高集熱器的保溫性或加大集熱器的貯水量，是有局限性的。無法抵御偶然性，即無法知道每次寒流的最低溫度是多少，無法知道會不會突破保溫性的底線?，F(xiàn)有材料種類及價格等原因，使提高保溫性受到限制。
綜合比較后可以看出，提高防凍性，經(jīng)濟實用、簡單可靠。根據(jù)不同地域，選取具體方案，①用管道泵自動局部增溫的方式防止偶然到來的寒流凍裂集熱器。②用集熱器自動排空方式，保證長期工作在凍堵溫度下的集熱器不發(fā)生凍堵現(xiàn)象。集熱器自動排空是由水泵將集熱器中的水全部抽入貯水箱時，高水位處的電磁閥關閉，空氣從輸水管道上的進氣裝置進入集熱器。
兩種方式都有手動排空。手動排空用于停電、水泵故障、維修。以上方式比電熱帶、電伴帶，省電，安全。不存在停電誤區(qū)。
共享的防凍傳感器的可靠性在于與被測介質(zhì)接觸的方式。防凍傳感器是用空心螺栓或空心螺帽連接在循環(huán)水管上，使溫度傳感器可重復的放置在循環(huán)水管的水中。
7、解決目前的真空平板集熱器保溫性欠佳的技術方案在真空殼的開口四周設有一定寬度的外傘沿，所說的真空殼，里側(cè)安裝有熱輻射隔離膜，外側(cè)安裝有保溫層。用熱輻射隔離膜擋住吸熱器的熱輻射，雖然簡單，但是有效。用低成本的隔熱網(wǎng)格支架替代真空支撐的聚氨酯發(fā)泡，目的是，提高絕熱性，降低成本。聚氨酯發(fā)泡移到真空殼外面，其支撐作用恢復為保溫作用，使其保溫性得到充分發(fā)揮。提高了集熱器保溫性和性能價格比。
目前，真空平板集熱器是在吸熱器背光面，用聚氨酯發(fā)泡作為真空支撐。聚氨酯發(fā)泡在真空層內(nèi)，保溫性沒有得到發(fā)揮。大面積長時間接觸的情況下，熱傳導性是明顯的，溫差越大越明顯。
影響保溫性的另一原因，吸熱器懸空在真空殼內(nèi)，要有一定的固定和連接，吸熱器的兩根循環(huán)水管從真空殼里引出時產(chǎn)生硬連接。尤其是焊接時，其冷熱傳導是明顯的。
8、解決透光板熱脹冷縮，脹壞集熱器的技術方案有機透光材料的膨脹系數(shù)比金屬大很多，一般情況下，四周必須留出膨脹空間。預留膨脹空間使結構和工藝復雜化。膨脹出的尺寸極易破壞真空密封。解決的辦法是，用鋸齒透光板的鋸齒吸收垂直方向的尺寸變化。用鋸齒透光板兩側(cè)凸起的半圓形折彎吸收水平方向的尺寸變化。
9、解決鋸齒透光板四周密封可靠性的技術方案四周的結構關系到真空密封的可靠性。使真空殼開口的四周形成一個一定寬度的外傘沿。密封膠作用在外傘沿這個大的平面上，由于接觸面積大，相對提高了膠的附著力、扭曲力、剪切力。
10、解決集熱器抗風能力的技術方案真空殼的板材不可能很厚的情況下，結構合理性非常重要。關系到安全程度，抗風能力，使用壽命。用于自動跟蹤陽光的軸和軸套，如果分解在集熱器的側(cè)面和懸掛支架上，由于作用點集中，力的作用方向不好，會使真空殼形變。使集熱器安裝復雜，維修不便。
采用軸和軸套集中的方式，即采用軸和軸套為一體的高強度折頁，將其分別固定在外傘沿的四個角上，用高強度折頁的多孔固定，分散對真空殼外傘沿的拉力，是簡單有效的辦法。
11、解決萬向旋轉(zhuǎn)器動態(tài)連接處，動態(tài)保溫的技術方案用保溫材料將萬向旋轉(zhuǎn)器包裹起來，保溫材在萬向旋轉(zhuǎn)器的動態(tài)連接縫處橫向斷開，在其斷開處設置耐磨、密封機構。
12、解決上下限溫度控制方式不適合集熱器水溫控制的技術方案用自適應式溫差控制，替代上下限溫度控制。自適應式溫差控制，類似水漲船高的控制水的溫度。不會出現(xiàn)陽光不好，水溫達不到設定的上限值，管道泵不轉(zhuǎn)。不會出現(xiàn)水溫超過設定的上限值，管道泵轉(zhuǎn)個不停的現(xiàn)象。
13、解決集熱器下方的冷水管遠離窗口，管線強度不好及無法施加保溫層的技術方案吸熱器是利用水的溫差，自循環(huán)收集熱量。所以吸熱器循環(huán)水管必須是熱水管在上，冷水管在下，水溫才能循環(huán)起來。安裝工作必須是站在窗口伸手可及的范圍里。約束條件決定了，只有改變平板集熱器的冷水管都是從下方引出的慣例，將兩根水管分別從集熱器兩側(cè)的上方引出。
14、解決集熱器高空安裝及維修不方便的技術方案將懸掛固定機構與集熱器分離。兩根循環(huán)水管入戶處，采用管接頭連接。做到安裝簡單。
維修采用不拆卸懸掛支架，簡單的將集熱器和懸掛支架分離后，就可以將集熱器拿進屋里的做法。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點△集熱器不會被意外或人為飛來物、冰雹擊碎，免除了高空墜落傷人的憂患。
△集熱器可以免坡度安裝于墻立面，實現(xiàn)建筑一體化。
△集熱器自動跟蹤陽光，提高了集熱器的熱效率。
△集熱器的真空度很好。2mm厚的壓克力板制成鋸齒透光板，經(jīng)不同程度透光支撐后，真空度可達0.05Mpa至0.1Mpa。
△真空支撐的特點是，支撐接觸面積小、支撐點密集、遮擋光線少、絕熱性好、支撐耐熱性好。其中每個支撐點的支撐接觸面積，僅為0.1mm2。透光網(wǎng)格支架還具有抑制真空夾層中殘留空氣對流的作用。因為，真空夾層中殘留空氣對流是影響保溫性的主要原因之一。
△集熱器防凍性和耐凍性很好。集熱器自動排空機構，使集熱器在任何高寒地區(qū)都不會發(fā)生凍堵現(xiàn)象。手動排空不受停電和故障的困擾。
△鋸齒透光板具有很強的消除熱脹冷縮產(chǎn)生的尺寸變化，保證了真空密封的可靠性。
△集熱器具有近似承壓式的水流量，又有非承壓式停電停水時，水箱的水可供應急，用水量靈活，省水，價格低，壽命長等特點。
△貯水箱安裝在陽臺或一般戶型時，不用循環(huán)泵便可以自循環(huán)。安裝于特殊戶型或某種原因輸水管線不留坡度時，可用管道泵附助循環(huán)。采用自適應式溫差控制，消耗有效電能少，50W的專用管道泵，每月耗電僅9角錢。
△輸水管線熱損耗非常小。戶外輸水管線總長0.5m。戶內(nèi)、戶外循環(huán)輸水管任何部位都可以方便的加保溫層。
△集熱器和貯水箱分離后，貯水箱在室內(nèi)熱損耗小。冬天，更是明顯。
△集熱器熱效率高，啟動快。它具有真空玻璃集熱器的真空效果，又具有平板集熱器熱效率高的特點。
△集熱器具有真空欠壓報警和真空補壓功能?？梢噪S時、靈活、方便、簡單的真空補壓。如同自行車補氣。
△集熱器具有很強的抗風能力，不易形變。
△集熱器模塊化，便于包裝和運輸及產(chǎn)品系列化。集熱器循環(huán)水管引出端的連接方式，采用縮進式內(nèi)螺紋連接。集熱器外觀是規(guī)整的長方體。
△集熱器安裝簡單、維修方便。體積為1.2m×0.7m×8cm，重量僅20公斤左右，站在室內(nèi)的窗口處就可以安裝和維修。
△集熱器不受狂風、大雪、冰雹、灰塵的侵擾。不放在房頂上，就不會損壞樓頂?shù)姆浪?。不會引起頂層居民的煩感和有意破壞。打開窗戶可以清除鋸齒透光板表面的浮灰，保證集熱器的集熱效率。集熱器安裝在自家窗戶外面，關系獨立，經(jīng)濟獨立，符合民意。太陽能建筑一體化是國內(nèi)外太陽能發(fā)展的必然方向。


圖(1)真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，(A-A)集熱器，(B-B)真空補壓嘴、陽光入射角傳感器、真空度傳感器，(C-C)萬向旋轉(zhuǎn)器、防凍傳感器，(D-D)透光網(wǎng)格支架，(E-E)仰角位移驅(qū)動，(101)循環(huán)水溫度傳感器，(102)內(nèi)連接架，(103)懸掛支架，(104)熱脹冷縮吸收瓦，(105)驅(qū)動齒輪，(106)減速箱，(107)傳動軸連接器，(108)傳動軸，(109)微電機。
圖(2)(A-A)集熱器，(201)密封裝飾夾，(202)懸掛折頁，(203)保護殼，(204)保溫層，(205)真空殼，(206)熱輻射隔離膜，(207)隔熱網(wǎng)格支架，(208)吸熱器，(209)透光條，(210)燕尾透光條，(211)絕熱條，(212)鋸齒透光板，(213)真空氣室，(214)支撐折頁，(215)位移折頁。
圖(3)(B-B)真空補壓嘴、陽光入射角傳感器、真空度傳感器，(F-F)真空補壓嘴，(G-G)陽光入射角傳感器，(H-H)真空度傳感器。
圖(4)(F-F)真空補壓嘴，(401)防漏鎖緊罩，(402)防漏罩，(403)彈性膠管，(404)抽氣孔，(405)密封墊圈，(406)防漏鎖緊座，(407)密封墊圈。
圖(5)(G-G)陽光入射角傳感器，(501)遮陽板，(502)光敏元件，(503)陰影板。
圖(6)(H-H)真空度傳感器，(601)形變氣室，(602)殼體，(603)磁鐵，(604)霍爾元件。
圖(7)(C-C)防凍傳感器、萬向旋轉(zhuǎn)器，(I-I)防凍傳感器，(J-J)萬向旋轉(zhuǎn)器。
圖(8)(I-I)防凍傳感器，(801)溫度傳感器導線，(802)溫度傳感器，(803)密封墊圈，(804)密封螺栓。
圖(9)(J-J)萬向旋轉(zhuǎn)器，(901)陶瓷環(huán)，(902)旋轉(zhuǎn)器外殼，(903)旋轉(zhuǎn)器內(nèi)殼，(904)防漏密封圈，(905)限位耐磨墊圈，(906)滑動耐磨墊圈，(907)管接頭。
圖(10)(D-D)透光網(wǎng)格支架，(1001)透光條，(1002)燕尾透光條，(1003)隔熱條。
圖(11)(E-E)仰角位移驅(qū)動，(1101)套管鎖定螺帽，(1102)位移套管，(1103)霍爾元件，(1104)磁鐵，(1105)螺紋絲杠，(1106)驅(qū)動齒輪，(1107)減速箱，(1108)傳動軸連接器，(1109)傳動軸。
圖(12)強迫循環(huán)、淋浴增壓、自動排空、手動排空，(1201)電磁閥，(1202)逆止擋片，(1203)管道泵，(1204)手動閥，(1205)電磁閥，(1206)管道泵。
具體實施例方式參考圖(1)、圖(2)，真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，主要由吸熱器(208)，鋸齒透光板(212)，真空殼(205)，透光網(wǎng)格支架(D-D)，隔熱網(wǎng)格支架(207)、熱輻射隔離膜(206)，保溫層(204)，真空補壓嘴(F-F)，陽光入射角傳感器(G-G)，真空度傳感器(H-H)，仰角位移驅(qū)動(E-E)，防凍傳感器(I-I)，萬向旋轉(zhuǎn)器(J-J)，管接頭(907)，懸掛折頁(202)，支撐折頁(214)，位移折頁(215)，微電機(109)所組成。
解決集熱器破碎的
具體實施例方式參考圖(1)、圖(2)，鋸齒透光板(212)是用壓克力或聚碳酸酯等有機材料一次成型。一次成型的鋸齒透光板(212)四周形成一個平面的傘沿。傘沿寬度與真空殼(205)的外傘沿寬度一致。外傘沿的四個角開有固定懸掛折頁(202)和位移折頁(215)的孔。
解決自動跟蹤陽光的
具體實施例方式自動跟蹤陽光需要解決如下四個問題①萬向旋轉(zhuǎn)器
具體實施例方式參考圖(1)、圖(7)、圖(9)，防凍傳感器、萬向旋轉(zhuǎn)器(C-C)中的萬向旋轉(zhuǎn)器(J-J)是由，陶瓷環(huán)(901)，旋轉(zhuǎn)器外殼(902)，旋轉(zhuǎn)器內(nèi)殼(903)，防漏密封圈(904)，限位耐磨墊圈(905)，滑動耐磨墊圈(906)，管接頭(907)組成。陶瓷環(huán)(901)用來使對接處能相對反防向旋轉(zhuǎn)，并使管內(nèi)的水不外溢出。防漏密封圈(904)用來使輸水管內(nèi)的水不從旋轉(zhuǎn)器外殼(902)、旋轉(zhuǎn)器內(nèi)殼(903)與陶瓷環(huán)(901)之間溢出。限位耐磨墊圈(905)用來防止裝配時擠壞防漏密封圈(904)。旋轉(zhuǎn)器外殼(902)的一端是法蘭盤結構，滑動耐磨墊圈(906)上的孔和法蘭盤對應。旋轉(zhuǎn)器外殼(902)和旋轉(zhuǎn)器內(nèi)殼(903)通過滑動耐磨墊圈(906)連接為一體。并且能相對反防向旋轉(zhuǎn)。管接頭(907)是用來方便安裝和維修的，②陽光入射角傳感器
具體實施例方式參考圖(1)、圖(3)、圖(5)，真空補壓嘴、陽光入射角傳感器、真空度傳感器(B-B)中的陽光入射角傳感器(G-G)是由，遮陽板(501)，光敏元件(502)，陰影板(503)組成。陰影板(503)上的四個光敏元件(502)被垂直安裝在陰影板(503)上的遮陽板(501)分隔成兩部分。遮陽板(501)采用非透光材料制成。每側(cè)兩個光敏元件(502)，是為了采用盈余控制方式。這樣傳感器的可靠性會更高。陰影板(503)迎光坡度和鋸齒透光板(212)的迎光坡度一致。
③將萬向旋轉(zhuǎn)器和懸掛折頁的軸線調(diào)到一條直線上的
具體實施例方式參考圖(1)、圖(7)，在集熱器兩側(cè)的輸水管引出端，各增加一個Z型管接頭。作用是將萬向旋轉(zhuǎn)器(J-J)的軸線抬高到懸掛折頁軸線的高度。
④仰角位移驅(qū)動的
具體實施例方式參考圖(1)、圖(2)、圖(11)，仰角位移驅(qū)動(E-E)是左右對稱的兩套。右側(cè)一套是由，套管鎖定螺帽(1101)，位移套管(1102)，霍爾元件(1103)，磁鐵(1104)，螺紋絲杠(1105)，驅(qū)動齒輪(1106)，減速箱(1107)，傳動軸連接器(1108)，傳動軸(1109)組成。左側(cè)一套主要是由，驅(qū)動齒輪(105)，減速箱(106)，傳動軸連接器(107)，傳動軸(108)組成。集熱器仰角調(diào)整角度控制在30度以內(nèi)。具有內(nèi)螺紋的位移套管(1102)和驅(qū)動齒輪(1106)鉚或焊成一體后，通過套管鎖定螺帽(1101)將位移折頁(215)組合成一體。霍爾元件(1103)和磁鐵(1104)構成限位電子開關。0.24W的微電機(109)(等價于玩具電機的功率)，采用雙軸輸出。軟傳動軸(1109)通過傳動軸連接器(1108)將動力傳給減速箱(1107)，減速后的動力傳給驅(qū)動齒輪(1106)，驅(qū)動齒輪(1106)帶動位移折頁(215)在螺紋絲杠(1105)上移動，使集熱器(A-A)自動跟蹤陽光。采用單電機控制的好處是，控制原理簡單。不會出現(xiàn)雙電機不同步或其中一個出現(xiàn)故障時，兩個驅(qū)動齒輪一前一后，扭壞集熱器。
解決有機材料構成透光板，強度不足難以抽真空的
具體實施例方式參考圖(1)、圖(2)、圖(10)，真空支撐中的透光網(wǎng)格支架(D-D)是由，透光條(1001)，燕尾透光條(1002)，隔熱條(1003)組成。(1001)和(209)是站在不同角度看到的透光條。(1002)和(210)是站在不同角度看到的燕尾透光條。(1003)和(211)是站在不同角度看到的絕熱條。透光條(1001)和燕尾透光條(1002)采用的是，在攝氏-40℃至+120℃溫度范圍內(nèi)長期使用，不會引起變形等品質(zhì)劣化的聚碳酸酯或耐溫性更高的聚氟乙烯、四氟乙烯制成。隔熱條(1003)用硬紙材料制成圓柱狀是為了減小支撐接觸面積，將其粘在燕尾透光條(1002)的燕尾槽上。透光條(1001)和燕尾透光條(1002)上開有對應的若干個1/2深度的豁口，豁口對豁口插編成網(wǎng)格支架。鋸齒透光板凸起的齒尖和支撐接觸面為刀刃狀的透光條(1001)交差接觸后，每點支撐接觸面積為0.1mm2。圓柱狀的隔熱條(1003)和吸熱器(208)接觸后，形成很好的線接觸。真空支撐中的隔熱網(wǎng)格支架(207)是用硬紙板編制成網(wǎng)格狀，支撐在吸熱器(208)的背光面。
透光網(wǎng)格支架(D-D)還具有抑制真空夾層中殘留空氣對流的作用。因為，真空夾層中殘留空氣對流是影響保溫性的主要原因之一。
解決材料性慢泄漏的
具體實施例方式參考圖(1)、圖(3)、圖(4)，真空補壓嘴、陽光入射角傳感器、真空度傳感器(B-B)中的真空補壓嘴(F-F)是由，防漏鎖緊罩(401)，防漏罩(402)，彈性膠管(403)，抽氣孔(404)，密封墊圈(405)，防漏鎖緊座(406)，密封墊圈(407)組成。擰緊具有內(nèi)螺紋的防漏鎖緊罩(401)時，防漏鎖緊罩(401)壓緊密封墊圈(407)的同時，防漏罩(402)在防漏鎖緊罩(401)的推動下，垂直擠壓密封墊圈(405)。防漏鎖緊座(406)密閉的固定在真空殼(205)上。防漏鎖緊座(406)中部的四條立筋是使防漏罩(402)只能沿立筋軌道方向運動，不能旋轉(zhuǎn)運動。這樣密封墊圈(405)不會被扭壞。彈性膠管(403)包在抽氣孔(404)上，堵住抽氣孔(404)處的膠管，受到-0.1Mpa壓力不破碎的情況下，越薄越好。薄膠管是為了減小抽氣孔(404)的開啟阻力，減小對真空吸氣筒的氣壓損耗。
直徑30mm長度150mm的手動真空抽氣筒的嘴頭擰在防漏鎖緊座(406)的外螺紋上，抽完真空后，取下真空抽氣筒，蓋好防漏罩(402)，擰緊防漏鎖緊罩(401)，真空抽制即告完成。
解決真空度傳感器的
具體實施例方式參考圖(1)、圖(2)、圖(3)、圖(6)，真空補壓嘴、陽光入射角傳感器、真空度傳感器(B-B)中的真空度傳感器(H-H)是由，形變氣室(601)，殼體(602)，磁鐵(603)，霍爾元件(604)組成。磁鐵(603)和霍爾元件(604)構成電子開關。電子開關受控于形變氣室(601)的形變。殼體(602)密閉的固定在真空殼(205)上。形變氣室(601)的金屬形變力度要和真空氣室(213)的壓力匹配。
解決防凍性的
具體實施例方式管道泵自動局部增溫或集熱器自動排空都是由防凍傳感器和管道泵組成。
①防凍傳感器的
具體實施例方式參考圖(1)、圖(7)、圖(8)，防凍傳感器、萬向旋轉(zhuǎn)器(C-C)中的防凍傳感器(I-I)是由，溫度傳感器導線(801)，溫度傳感器(802)，密封墊圈(803)，密封螺栓(804)組成。溫度傳感器導線(801)穿過密封螺栓(804)上的慣通孔后，其孔用密封膠堵死。密封墊圈(803)是防止管內(nèi)的水外溢。密封螺栓(804)將溫度傳感器(802)放在此位置的原因是，此處水溫最低，組裝和維修最方便。直接放入被測的水中，測試誤差最小，跟隨性最好。
②管道泵自動局部增溫的
具體實施例方式參考圖(1)、圖(8)、圖(12)，工作過程是，防凍傳感器(I-I)測得零度水溫，電磁閥(1205)維持開通狀態(tài)，管道泵(1206)啟動約一分多鐘，管道中的冰水被移走，取而代之的是儲水箱中的熱水。
淋浴時，啟動管道泵(1206)的專用開關，電磁閥(1205)由開通變?yōu)殛P閉狀態(tài)，噴頭水壓加大。關閉管道泵(1206)，電磁閥(1205)恢復開通狀態(tài)。
③集熱器自動排空的
具體實施例方式參考圖(1)、圖(8)、圖(12)，工作過程是，防凍傳感器(I-I)測得零度水溫，管道泵(1203)啟動，電磁閥(1201)由開通變?yōu)殛P閉狀態(tài)，電磁閥(1205)維持開通狀態(tài)，空氣順暢的從逆止擋片(1202)進入集熱器，管道泵(1203)啟動約二至三分鐘，直至排空集熱器的水。逆止擋片(1202)是防止熱量流失的單向進氣閥。白天，陽光使集熱器中的殘留水汽化，溫度傳感器(802)迅速高于零度，電磁閥(1201)開啟，集熱器自動注滿水并進入集熱狀態(tài)。管道泵(1203)和(1206)要選用靜態(tài)流量瓶頸作用小的專用管道泵。
手動排空是利用虹吸現(xiàn)象將集熱器中的水自動排空。集熱器安裝后，其底端高于室內(nèi)地面20cm，手動閥(1204)低于集熱器的底端。以上方式比電熱帶、電伴帶，省電，安全，不存在停電誤區(qū)。
解決目前真空平板集熱器保溫性欠佳的
具體實施例方式參考圖(2)，提高保溫性能是由，保護殼(203)、保溫層(204)、真空殼(205)、熱輻射隔離膜(206)組成。保護殼(203)是防止保溫層(204)破損的。保溫層(204)用低成本的聚苯乙烯發(fā)泡一次成型，粘在真空殼(205)上。真空殼的溫度不會使聚苯乙烯發(fā)泡遇熱收縮。真空殼(205)用低成本的鐵板或鍍鋅鐵板制成，因為真空殼(205)里側(cè)是真空氣室(213)，外側(cè)是保溫層(204)，鐵板兩側(cè)接觸不著雨和雪，所以不會銹蝕。熱輻射隔離膜(206)是鋁塑薄膜或其它的反光材料制成。
解決透光板熱脹冷縮，脹壞集熱器的
具體實施例方式參考圖(1)、圖(2)，鋸齒透光板(212)垂直方向有若干條鋸齒。水平方向有兩條熱脹冷縮吸收瓦(104)，形狀是凸起的半圓型折彎。從彎曲的角度和個數(shù)都足以吸收膨脹出的尺寸。隨著溫度的升高，板材的韌度也在增強。所以，耐疲勞度很好。
解決鋸齒透光板四周密封可靠性的
具體實施例方式參考圖(2)，保溫層(204)的厚度給真空殼(205)留下了外傘沿的空間，反過來外傘沿又裝飾和保護了保溫層(204)。兼顧折頁安裝尺寸的需要和保溫層(204)厚度的合理性。鋸齒透光板(212)與真空殼(205)的外傘沿，最佳尺寸為25mm至30mm。密封裝飾夾(201)是用不銹鋼或耐老化的有機材料制成。
解決集熱器抗風能力的
具體實施例方式參考圖(1)、圖(2)，懸掛折頁(202)和位移折頁(215)的強度很高，折頁的邊緣緊靠真空殼(205)外傘沿的根部，當風作用到集熱器上，外力由折頁處垂直的作用到真空殼(205)的四個立面上和懸掛支架(103)上。在負壓作用下，吸熱器(208)通過前后支撐與鋸齒透光板(212)和真空殼(205)形成一體。吸熱器(208)的四個邊緣又作用在真空殼(205)的根部。由于吸熱器(208)的強度很高，鋸齒透光板(212)不會在風力的作用下扭曲。集熱器四個角都有機械結構連接，不存在懸空現(xiàn)象，穩(wěn)定度非常好。所以抗風能力很強。
吸熱器(208)的上端和下端各通過兩個內(nèi)連接架(102)和真空殼(205)相連，形成懸掛折頁(202)對吸熱器(208)直接的垂直拉力。集熱器的自重不會使真空殼(205)形變。
解決萬向旋轉(zhuǎn)器動態(tài)連接處，動態(tài)保溫的
具體實施例方式參考圖(1)、圖(9)，萬向旋轉(zhuǎn)器(J-J)是串接在輸水管線中的。以萬向旋轉(zhuǎn)器(J-J)的外形作為保溫層的內(nèi)徑，用聚苯乙烯發(fā)泡一次成型半管狀的保溫層，管壁厚度30mm左右，將萬向旋轉(zhuǎn)器(J-J)包起來，表面捆一層保護膜。保溫層在滑動耐磨墊圈(906)處橫向斷開，在斷開處增設兩個耐磨墊圈，兩個耐磨墊圈分別與同側(cè)的保溫材料粘合成一體。兩個耐磨墊圈緊密接觸，實現(xiàn)相對反方向旋轉(zhuǎn)時，輕松、耐磨、不透風。
解決集熱器下方的冷水管遠離窗口，管線強度不好及無法施加保溫層的具體解決集熱器高空安裝及維修不方便的
具體實施例方式參考圖(1)、圖(2)、圖(9)，懸掛支架(103)是對稱的兩個，其上有若干個孔，支架的下方固定有支撐折頁(214)。兩根循環(huán)輸水管入戶的墻眼在窗口附近，打墻眼時不會遇到樓層之間的圈梁，也不會受到暖氣的阻擋。兩根PPR循環(huán)水管入戶處采用管接頭(907)連接，方便了集熱器(A-A)的安裝和拆卸。維修時，只要松開窗口處的兩個管接頭(907)，取下懸掛折頁(202)和懸掛支架(103)的連接螺栓，集熱器向上提拉45cm后，螺紋絲杠(1105)頂端的鎖緊螺帽就進入了安裝人員伸手可及的窗口工作范圍，取下螺紋絲杠(1105)頂端的鎖緊螺帽。集熱器(A-A)就可以拿進屋里了。
改進非承壓式太陽熱水器水流量小的
具體實施例方式非承壓式太陽能熱水器，水的落差是有限的?？墒牵邢薜牧髁苛鬟^現(xiàn)在的陶瓷閥芯式熱水閥門后，水流量損失了2/3。改進的辦法是，熱水閥門采用專用大口徑陶瓷閥芯。采用專用大口徑陶瓷閥芯后，實際流量最低可達0.41m3/h以上。淋浴噴頭的混水閥采用專用大口徑陶瓷閥芯后，水流量是可以接受的。
集熱器的幾種集熱過程和注意事項參考圖(12)，貯水箱如果安裝在陽臺或一般戶型，循環(huán)水管預留15度以上坡度。不用管道泵便可自循環(huán)。
如果是特殊戶型或某種原因管線不能預留坡度，則用管道泵(1206)輔助循環(huán)。當循環(huán)水溫度傳感器(101)測得集熱器水溫達到設定溫差值，管道泵(1206)啟動。當循環(huán)水溫度傳感器(101)測得集熱器水溫和貯水箱水溫相同時，管道泵(1206)停止運轉(zhuǎn)。每天10小時日照，15分啟動一次，每次2分鐘，50W的專用管道泵，每月耗電2度，僅9角錢。
集熱器在集熱狀態(tài)時，注水量要超過貯水箱容量的1/2以上，即水位要超過兩根循環(huán)輸水管的高度，集熱器和貯水箱兩處的水才能對流起來。
陰雨天，使用電加熱器時，注水量可多可少。因為，電加熱器在貯水箱的底部。貯水箱在室內(nèi)，很容易安裝簡易有效的管道排空裝置，不存在涼水、涼管，作到真正的一開就有熱水。
權利要求
1.一種真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，主要由吸熱器(208)，鋸齒透光板(212)，真空殼(205)，透光網(wǎng)格支架(D-D)，隔熱網(wǎng)格支架(207)、熱輻射隔離膜(206)，保溫層(204)，真空補壓嘴(F-F)，陽光入射角傳感器(G-G)，真空度傳感器(H-H)，仰角位移驅(qū)動(E-E)，防凍傳感器(I-I)，萬向旋轉(zhuǎn)器(J-J)，管接頭(907)，懸掛折頁(202)，支撐折頁(214)，位移折頁(215)，懸掛支架(103)，微電機(109)所組成，其特征在于所說的集熱器主要包含有吸熱器(208)和透光容器，吸熱器(208)安裝于透光容器內(nèi)，所說的透光容器的向陽表面為鋸齒面，所說的鋸齒面是由鋸齒透光板(212)構成，所說的透光容器是由鋸齒透光板(212)和真空殼(205)構成。
2.根據(jù)權利要求[1]所述的真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，其特征在于所說的自動跟蹤陽光它主要由陽光入射角傳感器(G-G)、微電機(109)、懸掛支架(103)及若干個仰角位移驅(qū)動(E-E)、萬向旋轉(zhuǎn)器(J-J)所組成，它包含有使集熱器(A-A)向陽側(cè)的平面垂直于某一圓弧軌跡，該圓弧軌跡的一端垂直于墻立面，集熱器(A-A)沿該圓弧軌跡自動重復往返位移的機構。
3.根據(jù)權利要求[1]所述的真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，其特征在于所說的真空補壓嘴(F-F)它是一種，可以隨時反復組合分解的若干道密封機構，所說的若干道密封是用防漏罩(402)沿立筋軌道垂直壓緊密封墊圈(405)，用彈性膠管(403)單向封閉抽氣孔(404)，彈性膠管(403)采用彈性好的耐熱橡膠制成。
4.根據(jù)權利要求[1]所述的真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，其特征在于所說的真空度傳感器(H-H)它包含有電子開關、能跟隨真空氣室(213)的壓力改變而形變的封閉的殼體(602)，所說的殼體(602)是用波紋管或彎曲金屬管制成。所說的電子開關是用磁鐵(603)和霍爾元件(604)構成。
5.根據(jù)權利要求[1]所述的真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，其特征在于所說的真空支撐它由透光網(wǎng)格支架(D-D)和隔熱網(wǎng)格支架(207)組成，其中，所說的透光網(wǎng)格支架(D-D)是用有機透光材料構成網(wǎng)格支架，該支架與吸熱器(208)接觸的一側(cè)，組裝了絕熱材料制成的條，其中，所說的隔熱網(wǎng)格支架(207)是用絕熱材料制成網(wǎng)格支架，所說的透光網(wǎng)格支架(D-D)和隔熱網(wǎng)格支架(207)的支撐接觸面都是刀刃狀或凸起的圓弧狀。
6.根據(jù)權利要求[1]所述的真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，其特征在于所說的防凍傳感器(I-I)是用空心螺栓或空心螺帽連接在循環(huán)水管上，使溫度傳感器(802)可重復的放置在循環(huán)水管的水中。
7.根據(jù)權利要求[1]所述的真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，其特征在于所說的真空殼(205)的開口四周設有一定寬度的外傘沿，所說的真空殼(205)，里側(cè)安裝有熱輻射隔離膜(206)，外側(cè)安裝有保溫層(204)。
8.根據(jù)權利要求[1]或[2]所述的真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，其特征在于所說的陽光入射角傳感器(G-G)是安裝在集熱器(A-A)上，所說的傳感器是由若干個光敏元件(502)安裝在陰影板(503)上，被垂直安裝在陰影板(503)上的遮陽板(501)所等分。
9.根據(jù)權利要求[1]或[2]所述的真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，其特征在于所說的萬向旋轉(zhuǎn)器(J-J)是由，兩根對接的水管，細水管插在粗水管中，靠近墻眼的一端設有可以組合、分解的管接頭(907)，所說的對接處包含有能相對反方向旋轉(zhuǎn)的連接和防漏機構。
10.根據(jù)權利要求[1]或[2]所述的真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，其特征在于所說的集熱器自動排空是由水泵將集熱器中的水全部抽入貯水箱時，高水位處的電磁閥(1201)關閉，空氣從輸水管道上的進氣裝置進入集熱器(A-A)。
全文摘要
一種真空鋸齒式自動跟蹤太陽集熱器，安裝在陽臺或窗戶下方的墻壁上使用。它主要包含有吸熱器和透光容器，吸熱器安裝于透光容器內(nèi)，所說的透光容器的向陽表面為鋸齒面，所說的鋸齒面是由鋸齒面透光板構成，所說的透光容器是由鋸齒面透光板和真空殼構成。用真空隔熱原理阻隔吸熱器的熱能與外界交換。用熱輻射隔離膜和保溫層隔斷真空殼的熱能與外界交換。用萬向旋轉(zhuǎn)器將線位移轉(zhuǎn)變成角位移。用自動跟蹤陽光提高集熱器熱效率。是一種免坡度安裝、不破碎、高真空、耐高寒、安裝簡單、維修方便的建筑一體化集熱器。具有，模塊化、包裝運輸方便的特點。集熱器自動排空、手動排空，使集熱器的使用不受地域限制。站在窗口可以方便擦洗集熱器表面浮灰。
文檔編號F24J2/38GK1869544SQ200510046530
公開日2006年11月29日 申請日期2005年5月27日 優(yōu)先權日2005年5月27日
發(fā)明者劉永杰 申請人:劉永杰