专利名称：喷水雾动态热交换结构及其热利用产品的制作方法
技术领域：
本发明提供了 一类新型热交换结构及其热利用产品。
背景技术：
现有太阳能热利用技术主要有两大类平板和真空管太阳热水器。后者用“真空” 来强制抑制散热，热效率有所提高，达58%，这仍然很有限。而且由于真空技术极复杂、难度 极大，使成本急剧提高现市场销售价已达5000—6000元/台，大多数人完全无法承受。现有平板太阳热水器主要由如下几部分构成外表面涂黑色光谱选择性涂层的集 热器水箱(30)、透明面盖(23)、背面(20)、顶面(22)、底面(21)和两个侧面(24)，如图8左 边所示。由于透明面盖(23)散热损失严重而导致热效率很低，仅35%左右，后来用“蜂窝” 来强制抑制顶部散热，效率最高也仅达50%，此外还有北方冬季因结冰不能使用等缺陷。总之，这两大类技术对人类利用太阳能的作用都很有限，在全社会能源结构中所 占比例远远不到1%，微不足道。
发明内容
为了克服现有太阳能热利用技术的上述不足之处，本发明将其作了一系列根本改 进，特别是采用“喷水雾动态热交换结构”、“砂纸太阳能空气集热器”，并将其与“土砖墙特 殊温室”和“定温自动多次上放水的动态使用结构”相结合，等等。最后设计出全新的太阳 能动态热利用系列实用产品，将平板和真空管一并取代，故属于原始创新。其有益效果是避 免使用昂贵的金属材料，从而大幅度降低成本、同时提高热效率，特别能大面积产生大量廉 价太阳能热水和开水。本发明解决其技术问题所采用的技术方案，有如下6个新结构特征，现分别说明 如下特征1 采用“喷水雾动态热交换原理”:用喷嘴在热气体中喷出散开的雾状的大量 细小水滴，然后在热气体中自然下落。于是热气体在空中将大量细小水滴加热，落下来就汇 集成热水，甚至是开水，因热气体的温度可以超过ioo°c。特征2:采用“喷水雾自然对流动态自动热交换结构”如图1，将喷嘴(1)伸进并 位于对流管(2)的上部，对流管(2)的最下端开有出水孔(5)及其开关，下部侧面开有进出 气口(4)，将进出气口⑷用粗管道(6)与热气源连通。对流管(2)和其上的进出气口⑷ 的直径都较大，便于冷热气体自然对流和流进流出。热气源是各种太阳能热空气集热装置， 或是能产生热气体或热烟气的各种热源、燃烧的火源。喷嘴(1)的后端与对流管(2)外面的自来水管(3)连通，自来水管(3)的另一端依 次连接电磁阀等温控自动开关(38)、温控仪(40)、控制导线(41)及探头(18)。探头(18) 从对流管(2)的上部伸进去，位于对流管(2)的内部上部。这样就构成定温自动多次上放 水的动态使用结构。以上就构成“喷水雾自然对流动态自动热交换结构”，它的工作原理如下来自热
4气源的热气体一般是热空气。热气体沿粗管道(6)自动上升到对流管(2)的内部，其上部 探头(18)处温度最高。当温度达到温控仪(40)的设定温度(如50°C，8(TC，10(rC等)，探 头(18)立即将信息传递给温控仪(40)并使温控自动开关(38)打开，自来水从喷嘴在热空 气中喷出雾状水滴，然后在对流管(2)内部的热空气中自然下落。于是热空气在空中将大 量细小水滴加热，垂直落下来就在对流管(2)的下部汇集成热水，甚至是开水，从最下端出 水孔(5)流到储水箱或用水处。热空气的热量被雾状水滴吸收后变冷，变冷的空气自动向下流到对流管(2)的内 部下部，从进出气口(4)转弯流向热气源，被热气源加热后的热空气又自动上升到对流管 (2)的内部上部——冷热空气如此不断自动上下自然对流循环，喷嘴在热空气中不断自 动喷出雾状水滴，就不断产生热水或开水。注意热空气热量被雾状水滴吸收后变冷，若探头(18)处温度低于温控仪(40)的 设定温度，于是温控自动开关(38)关闭，自来水停止从喷嘴喷出。直到探头(18)处空气又 达到设定温度，自来水又才会自动从喷嘴喷出雾状水滴。同时控制雾状水滴的水量和下落 的时间、距离(对流管(2)的长度)，这样就能保证产生的热水达到预定温度。喷嘴向上喷 出雾状水滴，再自然下落，可增加细水滴在热空气中的运动距离和时间，有利于热空气在空 中将大量细小水滴加热。热气源一般是太阳能空气集热器或其他热源产生的热空气，也可以是各种燃烧的 火源产生的热烟气。特征1、特征2产生的有益效果主要是热气和水在空气中进行热交换，这种热交 换结构避免了使用大量昂贵的金属材料，对流管(2)、粗管道(6)等都用塑料等廉价的非金 属廉价材料制成，从而大幅度降低了热交换器的成本一一包括降低昂贵的金属加工的成 本，避免了使用昂贵的金属加工设备和加工难度，而现有的热气和水的热交换器(如暖气 片等)都用大量昂贵的金属材料制成，甚至要用铝、不锈钢、铜等等，从而成本很高，加工难 度很大，还要使用昂贵的金属加工设备，即加工设备投资很大。特征3 “加储水箱的自然对流喷水雾动态自动热交换结构”如图2，在对流管⑵的顶部加储水箱(7)，自来水管(3)伸进储水箱(7)以便于 加水。储水箱(7)下部与弯管(8)连通，弯管(8)的另一端连接温控自动开关(38)并与喷 嘴⑴连通。控制导线(41)连接温控自动开关(38)、温控仪(40)及探头(18)，探头(18) 从对流管(2)的上部伸进去，位于对流管(2)的内上部。其余结构与特征2完全相同。其 工作原理也与特征2基本相同，区别仅在于从喷嘴(1)喷出的水来自储水箱(7)。有益效果主要是自来水停水时也可使用，或在没有自来水的边远农村也可使用。特征4 “水泵强迫循环喷水雾动态自动热交换结构”如图3，对流管⑵的最下端出水孔(5)与小水泵(9)连通，连通小水泵(9)另一端 的管道(10)从对流管(2)的上部伸进去，与喷嘴⑴连通。控制导线(41)连接探头(18)、 温控仪(40)及小水泵(9)。探头(18)仍从对流管(2)的上部伸进去，位于对流管(2)的内 部上部。其余结构与特征2完全相同。它的工作原理如下先在对流管(2)的下部充满一定数量的水(必要时增加储水 箱以保证水量)，来自热气源的热空气沿粗管道(6)自动上升位于对流管(2)的内部，当温 度达到温控仪(40)的设定温度，探头(18)立即将信息传递给温控仪(40)和小水泵(9)，于是小水泵(9)自动打开，将对流管(2)下部的水沿管道(10)抽到对流管(2)的上部再从喷 嘴在热空气中喷出雾状水滴，然后在对流管(2)内部的热空气中自然下落加热，又成为对 流管(2)下部的水，但增加了水温一一这样，水在对流管(2)上下部不断循环抽上去、喷 出来、落下来，冷热空气也在热气源和对流管(2)之间不断循环，则对流管(2)下部的水就 会逐渐加热到所需温度。特征5 “潜水泵强迫循环喷水雾动态自动热交换结构”如图4，对流管(2)的内部下部充一部分的水，在水底放置潜水泵(11)，其上端出 水孔与管道(10)连通，管道(10)的上端与喷嘴(1)连通。温控仪(40)置于对流管(2)的 外部，控制导线(41)连接探头(18)、温控仪(40)及潜水泵(11)。探头(18)仍从对流管 (2)的上部伸进去，位于对流管(2)的内部上部，其余结构与特征2完全相同。它的工作原理与特征4基本相同，区别仅在于潜水泵(11)、管道(10)都在对流 管(2)的内部，从喷嘴喷出的水雾在对流管(2)内部上下不断循环从对流管(2)的内部抽 上去、喷出来、落下来，冷热空气也在热气源和对流管(2)之间不断循环，则对流管(2)下部 的水就会逐渐加热到所需温度。特征4和特征5产生的有益效果主要是对流管(2)可以较短，喷嘴可以多次喷出 雾状水滴，可以多次在热空气中被加热，最后确保加热到所需水温。特征6 “喷水雾强迫对流动态自动热交换结构”如图6右边部分，其结构和工作 原理与特征2和图1的区别仅在于将喷嘴(1)从侧面伸进对流管(2)的内部上部，在对流 管⑵的内部上端安装一气泵(12)。气泵(12)的出气口可以开口，直接与大气连通。则从 对流管(2)的内部抽上去热气就直接排放到大气中一一这时对应的热气源一般是各种燃 烧的火源的烟囱，产生的是有污染的热烟气。气泵(12)的出气口也可以与另一管道(13)连通，管道(13)又与热气源连 通一一图6左边部分的热气源是一种土砖墙特殊温室太阳能热空气集热装置。它的工作原理如下因热气源、粗管道(6)、对流管⑵和气泵(12)、管道(13)形 成环状互相连通，并仍然有特征2和图1所示的自动控制系统。于是热气源产生的热气体 由气泵(12)驱动强迫对流循环从喷嘴在热气体中喷出雾状水滴，还是在对流管(2)的内 部垂直落下来并被加热，在对流管⑵的下部汇集成热水。而变冷的气体则由气泵(12)驱 动从管道(13)流向热气源，被加热后又流到对流管(2)，如此循环往复，就不断产生热水或
开水。其余结构和工作原理与特征2和图1基本相同，包括自动控制系统-------参看图
6和下文实施例5。特征6产生的有益效果主要是由于气泵(12)的强迫驱动，使冷热气体均向一个 方向运动，互不逆向运动，从而使冷热气体对流循环更加顺畅；而且对流速度可以人为控 制；对流管(2)和有关循环管道的直径可以小一些，从而节省管道成本；还可利用各种燃烧 的火源产生的有害的废热烟气，将其热量回收利用后，又将废气直接排放到大气中。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是喷水雾自然对流动态自动热交换结构的基本结构图。图2是加储水箱的喷水雾自然对流动态自动热交换结构的基本结构图。
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图3是水泵强迫循环喷水雾自然对流动态自动热交换结构的基本结构图。图4是潜水泵强迫循环喷水雾自然对流动态自动热交换结构的基本结构图。图5是特殊温室型大面积太阳能自然对流动态热利用装置的基本结构图。图6是特殊温室型太阳能热空气集热强迫对流动态热利用装置的基本结构图。图7是平面盖子型强迫对流喷水雾太阳能动态热利用装置的基本结构图。图8是扁长方体型潜水泵自然对流喷水雾太阳能动态热利用装置的基本结构图。图9是温室内喷水雾自然对流太阳能动态热利用装置的基本结构图。图10是图5、图6、图8和图9所示装置的正视图。
具体实施例方式将以上6个新结构特征进行不同的有机组合，还会产生更多的新结构特征和更多 的有益效果。经过仔细研究和实验，本发明共精选出18个具体实施例，现分别说明如下。实施例1 特殊温室型大面积太阳能自然对流动态热利用装置采用特征3和图2所述的“加储水箱的自然对流喷水雾动态自动热交换结构”，见 图5的右边部分，与其下部侧面进出气口(4)和粗管道(6)连通的热气源采用如下结构的 “特殊温室太阳能热空气集热装置”见图5的左边部分温室的背面(20)垂直放置，底面(21)水平放置，顶面(22)平 行于底面但短于底面(21)，使透明面盖(23)倾斜放置，则成为一个特殊的温室，其侧面为 梯形或三角形。将集热器(24)倾斜放置于温室内，其上端与温室背面(20)连接，其下端与 温室底面(21)连接，其集热面积为&。在底面(21)上、集热器(24)下端的前面，留有辅助 面积S2，S2表面铺上黑色物质，或S2表面仍然涂有黑色光谱选择性涂层。特别是将集热器(24)用砂纸制作一一就是机械工厂中用于擦光金属表面的那 种砂纸在比较结实的纸的表面，均勻地粘涂上各种粗细的砂粒，再将这种砂纸表面涂上黑 色光谱选择性涂层，其背面都要用支撑硬杆固定。辅助面积S2也可以用砂纸制作，砂纸表面仍然涂上黑色光谱选择性涂层。其有益效果是这种砂纸能有效的吸收从各个方向射来的太阳光能量，并转变成热 能，把砂纸表面附近的空气加热，从而使这种砂纸成为很好的太阳能空气集热器。而且这种 空气集热器非常廉价，很容易加工制造。再在特殊温室背面(20)上部开口并与粗管道(6)的一端连通，粗管道(6)的另一 端再与进出气口(4)连通，于是将温室与对流管(2)连通，见图5。这样，图5就构成特殊温室型自然对流太阳能动态热利用装置------一种新型的
有辅助面积S2的“特殊温室太阳能动态空气介质热水器”，其中左边部分的特殊温室就成为 该装置的热气源一一太阳能热空气热气源。它的工作原理如下太阳光透过特殊温室的透明面盖(23)，同时照射在太阳能砂 纸空气集热器(24)和辅助面积S2上，产生的热空气上升到特殊温室的顶部，再从背面(20) 的开口处，进入粗管道(6)，再从进出气口(4)转弯自动上升到对流管(2)的内部上部。达 到设定温度后，探头(18)立即将信息传递给温控仪(40)并使温控自动开关(38)打开，储 水箱(7)中的水从喷嘴(1)在热空气中喷出雾状水滴，然后在对流管(2)内部的热空气中 自然下落。于是热空气在空中将大量细小水滴加热，垂直落下来就在对流管(2)的下部汇集成热水或开水，从最下端出水孔(5)流到用水处——特殊温室不断产生热空气，喷嘴在 热空气中不断自动喷出雾状水滴，冷热空气如此不断自动在特殊温室内和对流管(2)内上 下对流循环，就不断产生热水或开水(同时参看上文特征2描述的工作原理)。上述新结构产生的有益效果是特殊温室便于安装放置在房顶和地面上，不再另 作支架。但更重要的有益效果是特殊温室可以用如下这种特殊材料和特殊方式制造背面(20)和两个侧面都用 极为廉价的泥土或砖作原材料制造，底面(21)可以就是房顶或地面。透明面盖(23)可用 透明塑料板或极为廉价的多层透明塑料薄膜制造，就成为“土砖墙特殊温室”。其有益效果 是特别廉价，因砖极为廉价，泥土只花一点劳务费。另外，底面(21)可以就是地面或房顶， 不再花钱，这些都极大的降底了成本。这样，从热气源到对流管(2)的整个装置全是廉价材料，从而极大的降底了总成 本，它是迄今为止所有太阳能热利用装置中成本最低的。还有更重要的意义“土砖墙特殊温室”容易制造得很长，可长达数公里乃至数十 公里，能实现大面积产生大量廉价太阳能热水和开水。特殊温室也可用其他材料制作，例如角钢，苯板，挤塑板等，但成本都很高。实施例2 也可以用粗管道(6)将“特殊温室太阳能热空气集热装置”与“自然对 流喷水雾动态自动热交换结构”下部侧面的进出气口(4)连通，祥见特征2和图1，其工作 原理和有益效果也与实施例1基本相同。区别仅在于从喷嘴(1)喷出的水直接从自来水 管流来，不再需要经过储水箱(7)。新增加的有益效果是减少了储水箱(7)的费用，进一步降低了成本。实施例3 也可以用粗管道(6)将“特殊温室太阳能热空气集热装置”与“水泵强 迫循环喷水雾动态自动热交换结构”下部侧面的进出气口(4)连通，祥见特征4和图3，其 工作原理和有益效果也与特征4和实施例1基本相同。区别仅在于水泵(9)、管道(10)都 在对流管(2)的外部，从喷嘴喷出的水雾在对流管(2)内部落下，从对流管(2)的外部抽上 去，不断循环。冷热空气也在热气源和对流管(2)之间不断循环，则对流管(2)下部的水就 会逐渐加热到所需温度。实施例4 也可以用粗管道(6)将“特殊温室太阳能热空气集热装置”与“潜水泵 强迫循环喷水雾动态自动热交换结构”下部侧面的进出气口(4)连通，祥见特征5和图4， 其工作原理和有益效果也与特征4和实施例1基本相同。区别仅在于潜水泵(11)、管道 (10都在对流管(2)的内部，从喷嘴喷出的水雾在对流管(2)内部上下不断循环从对流管 (2)的内部抽上去、喷出来、落下来，冷热空气也在热气源和对流管(2)之间不断循环，则对 流管(2)下部的水就会逐渐加热到所需温度。实施例3和实施例4新产生的有益效果主要是对流管(2)可以较短，喷嘴可以多 次喷出雾状水滴，可以多次在热空气中被加热，最后确保加热到所需水温。实施例5 特殊温室型太阳能热空气集热强迫对流动态热利用装置用粗管道(6)将“特殊温室太阳能热空气集热装置”与“强迫对流喷水雾动态自 动热交换结构”(见图6右边部分)下部侧面的进出气口(4)连通，在其对流管(2)的内部 上端安装一气泵(12)，气泵(12)的出气口可以开口，直接与大气连通；也可以与另一管道 (13)连通，管道(13)又与作为热气源的“特殊温室太阳能热空气集热装置”内的下前端出
8气管(14)连通，祥见特征6和图6。喷嘴⑴位于对流管⑵的内部上端，在气泵(12)之下紧挨气泵(12)处。喷嘴 (1)的后端穿出对流管(2)与外面的自来水管(3)连通，自来水管(3)的另一端依次连接 温控自动开关(38)(如电磁阀等)、温控仪(40)、控制导线(41)及其探头(18)。探头(18) 从对流管(2)的上部伸进去，位于对流管(2)的内部上部，在气泵(12)之下紧挨气泵(12) 处。这样就构成定温自动多次上放水的动态使用结构。其工作原理也与特征6和实施例1基本相同，区别仅在于1)如果气泵(12)的出 气口 6开口，则从对流管(2)的内部抽上去热气就直接排放到大气中一一这时对应的热气 源一般是各种燃烧的火源产生的有害的热烟气。从喷嘴(1)在热空气中喷出的雾状水滴， 还是在对流管(2)的内部垂直落下来并被加热，在对流管(2)的下部汇集成热水。2)如果气泵(12)的出气口与另一管道(13)连通，并与作为热气源的“特殊温室 太阳能热空气集热装置”内的下前端出气管(14)连通，则热气源产生的热空气由气泵(12) 驱动强迫对流循环从喷嘴(1)在热空气中喷出的雾状水滴，还是在对流管(2)的内部垂直 落下来并被加热，在对流管(2)的下部汇集成热水。而变冷的空气则由气泵(12)驱动从管 道(13)流向热气源，被加热后又流到对流管(2)，如此循环往复，就不断产生热水或开水。 祥见特征6和图6。本实施例集中了特征6和实施例1共同的有益效果。实施例6 采用“强迫对流喷水雾动态自动热交换结构”(祥见特征6和图7)，但与 其下部侧面进出气口(4)和粗管道(6)相连通的热气源采用如下结构的“平面盖子型大面 积太阳能热空气集热装置”见图7的左边部分“盖子”的底面(21)是一种太阳能空气集热器，可以就用砂纸 制作，砂纸表面仍然涂上黑色光谱选择性涂层。“盖子”的四周是封闭的侧面，用保温材料 制作。可以是四个侧边，这时“盖子”呈长方形。也可以是环状的封闭的侧面，这时“盖子” 呈园形，或不规则的园形。“盖子”的顶面是透明面盖(23)，顶面上有开口，与粗管道(6)连 通，再与“强迫对流喷水雾动态自动热交换结构”的对流管(2)的下部侧面进出气口(4)连 通，见图7的右边部分。这样，图7就构成平面盖子型强迫对流喷水雾太阳能动态热利用装置，其工作原 理与特征6和实施例5基本相同太阳光透过“盖子”的透明面盖(23)，照射在底面(21)的 砂纸空气集热器上，产生的热空气由粗管道(6)转弯上升到对流管(2)的内部。达到设定 温度后，探头(18)立即将信息传递给温控仪(40)并使温控自动开关(38)打开，自来水从 喷嘴(1)在热空气中不断自动喷出雾状水滴而使热空气变冷，冷热空气由气泵(12)驱动， 如此不断在“盖子”内和对流管(2)内上下对流循环，或将变冷的废气排入大气中，就不断 产生热水或开水(同时参看上文特征2描述的工作原理)。其有益效果仍然是特别廉价，因制作“盖子”的材料都特别廉价，如砂纸，透明塑料 薄膜，四周用保温材料制作的侧面仅高十余厘米，等等，总成本明显的特别低廉。此外，它可以很方便的放在各种平地或斜坡上使用，如荒地荒山坡、沙漠、房顶等寸。它同样很容易制造得很长，可长达数公里乃至数十公里，同样很容易实现大面积 产生大量廉价太阳能热水和开水。
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它还集中了特征6和实施例1、实施例5共同的有益效果。实施例7 平面盖子型自然对流喷水雾大面积太阳能动态热利用装置仍然采用特征2和图1所述的“自然对流喷水雾动态自动热交换结构”，与其下部 侧面进出气口(4)和粗管道(6)相连通的热气源采用实施例6的“平面盖子型大面积太阳 能热空气集热装置”。其工作原理与实施例1基本相同。新增加的有益效果是冷热空气在热气源和对流管(2)内部自然对流，不需要气 泵(12)驱动，使结构大为简化。实施例8 也可以用粗管道(6)将“平面盖子型大面积太阳能热空气集热装置”与 “加储水箱的自然对流喷水雾动态自动热交换结构”下部侧面的进出气口(4)连通，祥见特 征3和图2，其工作原理和有益效果也与实施例1、实施例7基本相同。区别仅在于从喷嘴
(1)喷出的水来自储水箱⑵。新增加的有益效果是自来水停水时也可使用，或在没有自来水的边远农村也可 使用。实施例9 也可以用粗管道(6)将“平面盖子型大面积太阳能热空气集热装置”与 “水泵强迫循环喷水雾动态自动热交换结构”下部侧面的进出气口(4)连通，祥见特征4和 图3，其工作原理和有益效果也与特征4和实施例1、实施例3基本相同。实施例10 也可以用粗管道(6)将“平面盖子型大面积太阳能热空气集热装置”与 “潜水泵强迫循环喷水雾动态自动热交换结构”下部侧面的进出气口(4)连通，祥见特征5 和图4，其工作原理和有益效果也与特征5和实施例1、实施例4基本相同。区别仅在于潜 水泵(11)、管道(10)都在对流管(2)的内部，从喷嘴喷出的水雾在对流管(2)内部上下不 断循环从对流管(2)的内部抽上去、喷出来、落下来，冷热空气也在热气源和对流管(2)之 间不断循环，则对流管(2)下部的水就会逐渐加热到所需温度。实施例9和实施例10新产生的有益效果主要是对流管(2)可以较短，喷嘴可以 多次喷出雾状水滴，可以多次在热空气中被加热，最后确保加热到所需水温。实施例11 扁长方体型喷水雾太阳能动态热利用装置采用特征5和图4所述的“潜水泵强迫循环喷水雾动态自动热交换结构”，见图8 的右边部分。但与其下部侧面进出气口(4)和粗管道(6)相连通的热气源采用如下结构的 “扁长方体型太阳能热空气集热装置”，它主要由如下几部分构成(见图8的左边部分)扁 长方体的上表面是透明面盖(23)，它可用透明板或多层透明薄膜制作。其背面(20)、顶面 (22)、底面(21)和两个侧面均由保温材料制作。背面(20)的内表面是太阳能热空气集热 器，可以由砂纸制作，外表面涂有黑色光谱选择性涂层。顶面(22)上有开口，与粗管道(6) 连通，这样就构成扁长方体型喷水雾太阳能动态热利用装置。其工作原理也与特征5、图4和实施例1基本相同，区别仅在于潜水泵(11)、管道 (10都在对流管(2)的内部，从喷嘴喷出的水雾在对流管(2)内部上下不断循环从对流管
(2)的内部抽上去、喷出来、落下来，冷热空气也在热气源和对流管(2)之间不断循环，则对 流管(2)下部的水就会逐渐加热到所需温度。新产生的有益效果主要是1)对流管(2)可以较短，喷嘴可以多次喷出雾状水滴， 可以多次在热空气中被加热，最后确保加热到所需水温；2) “扁长方体型太阳能热空气集热装置”可以与水平面成任意倾角放置，也可以面向正南方或任意方向放置。这样，就容易安装在建筑物的墙壁上，实现太阳能与建筑一体 化。例如，可以在窗户内外的墙壁上安装该装置支架在窗外与墙壁连接，扁长方体型 太阳能热空气集热装置下端与支架连接，上端与墙壁相连，有一定倾斜角。而特征2和图1 所述的“自然对流喷水雾动态自动热交换结构，，及其自动控制仪表情则安装在室内，粗管道 (6)的下端与顶面(22)上的开口连接，上端穿过墙壁窗户与“自然对流喷水雾动态自动热 交换结构”的下部侧面进出气口(4)连通。其余结构与特征2和实施例1完全相同。实施例12 用粗管道(6)将“扁长方体型太阳能热空气集热装置”与“加储水箱的 自然对流喷水雾动态自动热交换结构”下部侧面的进出气口(4)连通，祥见特征3和图2，
其工作原理和有益效果与实施例11基本相同。区别只是从喷嘴(1)喷出的水来自储水箱 ⑵。新增加的有益效果是自来水停水时也可使用，或在没有自来水的边远农村也可 使用。实施例13 也可以用粗管道(6)将“扁长方体型太阳能热空气集热装置”与“水泵 强迫循环喷水雾动态自动热交换结构”下部侧面的进出气口(4)连通，祥见特征4和图3， 其工作原理和有益效果也与特征4和实施例11基本相同。新产生的有益效果是对流管 (2)可以较短，喷嘴可以多次喷出雾状水滴、多次在热空气中被加热，最后确保加热到所需 水温。实施例14 用粗管道(6)将“自然对流喷水雾动态自动热交换结构”下部侧面的 进出气口(4)与“扁长方体型太阳能热空气集热装置”连通，祥见特征2和图1，其工作原理 和有益效果也与实施例11基本相同。区别仅在于从喷嘴(1)喷出的水直接从自来水管流 入。新增加的有益效果是不需要水泵和储水箱，从而简化了结构和降低了成本。实施例15 用粗管道(6)将“扁长方体型太阳能热空气集热装置”或能产生热气体 的各种热源、燃烧的火源，与“强迫对流喷水雾动态自动热交换结构”下部侧面进出气口(4) 连通，气泵(12)的出气口可以开口 ；也可与管道(13)连通，该管道又与作为热气源的“扁 长方体型太阳能热空气集热装置”连通，或与能产生热气体的各种热源、燃烧的火源连通。其工作原理与特征6和实施例5基本相同，但它集中了二者共同的有益效果。实施例16 温室内喷水雾太阳能动态热利用装置将图1 图6所示的各种“喷水雾动态自动热交换结构”，置于特殊温室内部，并 作如下改变，祥见图9 对流管(2)变成扁长方体形，正面是透明板(27)，背面、顶面紧贴于 温室的背面、顶面，下部侧面的进出气口(4)已变成长条形口子，直接与温室的空气集热器 (24)连通，最下端的出水孔(5)通过管道穿过温室的背面通到储水箱或用水处。喷嘴(1)的后端管道穿过温室的背面与外面的自来水管(3)连通，自来水管(3) 的另一端依次连接温控自动开关(38)(如电磁阀等)、温控仪(40)、控制导线(41)及其探 头(18)。探头(18)从温室的顶面伸进去，位于已变成扁长方体形的对流管⑵的内部上 部。这样仍就构成定温自动多次上放水的动态使用结构。图9是该装置的侧面剖面图，其正视图见图10，其中可直观的看出变成扁长方体 形的对流管(2)和已变成长条形口子的进出气口(4)。图5、图6、图8的正视图也如图10。
其工作原理和有益效果也与实施例1基本相同。新增加的有益效果是由于各种“喷水雾动态自动热交换结构”都在温室内，从而 大大筒化了结构，降低了成本；太阳光透过透明板(27)直接照射在喷出的水雾上，增加了 热量来源，从而增加了有用热水产量。
权利要求
一种喷水雾动态热交换结构及其热利用产品，其结构中有热气源，热气源是能产生热气体的各种热源、燃烧的火源，或是各种太阳能热空气集热装置，其特征是[1]热气源与粗管道(6)的一端连通，粗管道(6)的另一端与喷水雾动态自动热交换结构的对流管(2)的下部侧面的进出气口(4)连通；[2]喷嘴(1)伸进并位于对流管(2)的上部，对流管(2)的最下端有出水孔(5)及其开关；[3]喷嘴(1)的后端与对流管(2)外面的自来水管(3)连通，自来水管(3)的另一端依次连接温控自动开关(38)、温控仪(40)、控制导线(41)及其探头(18)，探头(18)从对流管(2)的上部伸进去，位于对流管(2)的内部上部。
2.根据权利要求1所述的喷水雾动态热交换结构及其热利用产品，其特征是对流管 (2)同时存在如下不同的结构，具体实施例中可任选其中一种结构[1]对流管(2)的顶部，有储水箱(7)，自来水管(3)伸进储水箱(7)，储水箱(7)下部 与弯管(8)连通，弯管(8)的另一端依次连接温控自动开关(38)、喷嘴(1)，控制导线(41) 连接温控自动开关(38)、温控仪(40)及其探头(18)，探头(18)从对流管(2)的上部伸进 去，位于对流管(2)的内部上部；[2]对流管(2)的最下端出水孔(5)与小水泵(9)连通，连通小水泵(9)另一端的管道 (10)从对流管(2)的上部伸进去，与喷嘴⑴连通，控制导线(41)连接探头(18)、温控仪 (40)及小水泵(9)，探头(18)从对流管(2)的上部伸进去，位于对流管(2)的内部上部；[3]对流管(2)的内部下部连接潜水泵(11)，其上端出水孔与管道(10)连通，管道 (10)的上端与喷嘴⑴连通，控制导线(41)连接探头(18)、潜水泵(11)及对流管(2)外 部的温控仪(40)，探头(18)从对流管(2)的上部伸进去，位于对流管(2)的内部上部。
3.根据权利要求2所述的喷水雾动态热交换结构及其热利用产品，其特征是 粗管道(6)的一端与热气源的上部开口连通，另一端与强迫对流喷水雾动态自动热交换结构的对流管(2)的下部侧面进出气口(4)连通，对流管(2)的内部上端安装一气泵 (12)，气泵(12)的出气口开口，直接与大气连通；或气泵(12)的出气口与另一管道(13)连 通，管道(13)又与热气源的下端气管连通；喷嘴(1)位于对流管(2)的内部上端，在气泵(12)之下紧挨气泵(12)处，喷嘴(1)的 后端穿出对流管(2)与外面的自来水管(3)连通，自来水管(3)的另一端依次连接温控自 动开关(38)、温控仪(40)、控制导线(41)及其探头(18)，探头(18)从对流管(2)的上部伸 进去，位于对流管(2)的内部上部。
4.根据权利要求3所述的喷水雾动态热交换结构及其热利用产品，其特征是热气源 同时存在如下不同的结构，具体实施例中可任选其中一种结构[1]热气源是能产生热气体的各种热源或燃烧的火源；[2]热气源是能产生热烟气的各种燃烧的火源的烟囱。
5.根据权利要求3所述的喷水雾动态热交换结构及其热利用产品，其特征是热气源 同时存在如下不同的结构，具体实施例中可任选其中一种结构[1]热气源是各种太阳能热空气集热装置；[2]热气源是如下结构的特殊温室太阳能热空气集热装置温室的背面(20)垂直，底 面(21)水平，顶面(22)平行于底面但短于底面(21)，透明面盖(23)倾斜，其侧面为梯形或三角形；背面(20)上部开口与粗管道(6)连通，粗管道(6)与进出气口⑷连通；集热器(24)于温室内倾斜，其上端与温室背面(20)连接，其下端与温室底面(21)连 接，其集热面积为S1 ；集热器(24)用砂纸制作，砂纸表面涂黑色光谱选择性涂层，其背面用 支撑硬杆固定；在底面(21)上、集热器(24)下端的前面，有辅助面积S2，S2表面铺上黑色物质，或S2 用砂纸制作，砂纸表面涂黑色光谱选择性涂层；特殊温室的背面(20)和两个侧面的原材料都是泥土或砖，底面(21)是房顶或地面，透 明面盖(23)的原材料是透明塑料板或多层透明塑料薄膜；[3]热气源是如下结构的平面盖子型太阳能热空气集热装置四周是封闭的侧面；底 面(21)是太阳能空气集热器，或用砂纸制作，砂纸表面涂黑色光谱选择性涂层；顶面是透 明面盖(23)，顶面上有开口，与粗管道(6)连通，再与进出气口(4)连通；[4]热气源是如下结构的扁长方体型太阳能热空气集热装置其上表面是透明面盖 (23)，其原材料是透明板或多层透明薄膜，背面(20)、顶面(22)、底面(21)和两个侧面，其 原材料是保温材料；背面(20)的内表面是太阳能热空气集热器，或由砂纸制作，外表面涂 黑色光谱选择性涂层；顶面(22)上有开口，与粗管道(6)连通，再与进出气口(4)连通。
6.根据权利要求1所述的喷水雾动态热交换结构及其热利用产品，其特征是对流管 (2)变成扁长方体形，位于特殊温室内部，正面是透明板(27)，背面、顶面紧贴于温室的背 面、顶面，下部侧面开的进出气口(4)，变成长条形口子，直接与温室的空气集热器(24)连 通，最下端开有出水孔(5)及其开关，连接管道穿过温室的背面通到储水箱或用水处；喷嘴(1)的后端管道穿过温室的背面与外面的自来水管(3)连通，自来水管(3)的另 一端依次连接温控自动开关(38)、温控仪(40)、控制导线(41)及其探头(18)，探头(18)从 温室的顶面伸进去，位于已变成扁长方体形的对流管(2)的内部上部。
全文摘要
一种喷水雾动态热交换结构及其热利用产品，为降低其成本、提高开热水产量，提出喷水雾动态自动热交换结构用各种热源、火源和太阳能热空气集热器等多种热气源与对流管(2)连通，使对流管(2)内的冷气体变热。喷嘴(1)在对流管(2)内的热气体中喷出大量雾状细小水滴，在自然下落中被加热，落到底部汇集成开热水。该结构取代了昂贵的金属热交换器，故大幅度降低了总成本和加工难度。该装置有自然对流-循环、气泵-水泵强迫对流-循环、砂纸太阳能空气集热器等多种新结构，将平板和真空管太阳能集热器一并取代，故属于原始创新。最后设计出全自动系列实用新产品，能大面积产生大量廉价热水和开水。
文档编号F28D3/00GK101922808SQ201010281000
公开日2010年12月22日 申请日期2010年9月6日 优先权日2010年9月6日
发明者王海昆 申请人:王海昆