一种太阳能热水器的制作方法

本申请一种太阳能热水器。

背景技术：

太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的加热装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用。

太阳能热水器主要由集热管、水箱及基架等相关零配件组成，把太阳能转换成热能主要依靠集热管。集热管主要包括由同轴布置的内管和外管构成的真空管——内管和外管之间为真空环腔，内管管壁上附着吸热涂层。

为便于装配和充分发挥各根集热管的性能，太阳能热水器上的各根集热管需间隔一定距离排布。太阳光为平行光，且吸热涂层仅设置在内管管壁上，所以每根集热管的有效受光面积仅为其内管的径向投影面积。如此一来，太阳能热水器的有效受光面积不足其外观面积的五分之一，射向各集热管之间以及射向内管和外管之间的太阳光不能被利用。

对此，人们想到在集热管背光侧加装反光板，以利用反光板将射向各集热管之间及射向内管和外管之间的太阳光反射至集热管特别是集热管的内管。但是，其仍然存在以下不足：

1、增设的反光板与基架及反光板的位置相对固定，而一天中太阳光的入射角度时刻发生变化。无论如何改进反光板的形状，位置及角度固定不变的反光板无法在每一时段都将射向各集热管之间的太阳光较多地反射至集热管。这种反光板只能在一天中的特定时段充分发挥效能，其余时段反射至集热管的光线寥寥无几。

2、用于太阳能热水器的反光板一般采用镜面钢板或者镜面铝合金或者在基体上贴附反光膜这三种结构形式。然而，这三种反光板的反射率均低于玻璃反射镜，而且这三种反光板容易受污，且受污后反射率会显著降低，若经常对其擦拭维护，反而会破坏其表面的反光结构。此外，这三种反光板的耐候性较差，易腐蚀损坏，即便未受污，长时间使用后反射率也下降明显。

3、上述这三种结构形式的反光板，在安装和使用过程中其反光面容易变形和划伤，导致最初设定的反光角度发生改变，影响集热管的受光效率。

技术实现要素：

本申请要解决的技术问题是：提供一种太阳能热水器，其配置有反光率高、耐候性强、使用寿命长的反光结构，并能够将一天中任意时段的太阳光尽可能多地反射至集热管。

本申请的技术方案是：

一种太阳能热水器，包括：

基架，以及

设于所述基架上的水箱和集热管；

所述基架上还承托有布置在所述集热管径向侧部、并能够围绕所述集热管的轴线转动的玻璃反光镜，所述玻璃反光镜包括：

透明玻璃，其具有朝向所述集热管的第一表面和背离所述集热管的第二表面；

反光膜，所述反光膜的反光面通过粘接剂粘接固定于所述透明玻璃的所述第二表面。

本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述粘接剂在所述反光膜与所述透明玻璃之间形成连续致密的粘接剂层。

所述反光膜与所述透明玻璃借助夹设在二者之间的热熔的eva膜粘接固定。

所述反光膜为防爆膜。

所述玻璃反光镜还包括通过粘接剂粘接固定于所述反光膜表面的背板。

连接所述背板与所述反光膜的所述粘接剂在所述背板与所述反光膜之间形成连续致密的粘接剂层。

所述背板与所述反光膜借助夹设在二者之间的热熔的eva膜粘接固定。

所述背板为玻璃。

所述背板为柔性膜。

所述柔性膜的表面通过粘接剂粘接固定一层玻璃板。

本申请可实现如下有益效果：

1、本申请利用角度可调的玻璃反光镜将射向集热管外侧的太阳光反射至集热管，从而保证了太阳热水器的各根集热管一天中任一时段都能获取充足的光照，显著提升热水器的集热效果。

2、玻璃反光镜反光率高且具有优异的耐候性能，在提升太阳能热水器光热转换效率的同时，还具备很长的使用寿命。

3、玻璃反光镜的反光膜附着在反光镜的背光面，且反光膜的反光面朝向透明玻璃，反光膜背面受污丝毫不影响该反光镜的反射率。只有反光镜的反光面(透明玻璃上背离反光膜的表面)受污时才导致其反光率下降，然而同等污染程度下，玻璃反光镜的反光率下降比远小于普通的镜面钢板、镜面铝合金或反光膜。并且，该反光镜的反光面受污后可直接擦拭清理，擦拭动作不会接触和破坏背侧的反光膜。

4、玻璃反光镜一改传统玻璃反光镜结构，摒弃了传统反光镜背光侧的反光镀层，在透明玻璃一侧粘贴反光膜而形成新型结构的玻璃反光镜并将其应用在太阳能热水器上以反射太阳光至集热管，是积极有益的：传统玻璃反光镜虽然具备优异的反光性能和耐候性能，但是其强度较差容易破碎(尤其是将其制成无法钢化的曲面镜时)。本申请在透明玻璃一侧粘贴反光膜而非设置反光镀层，提升了玻璃反光镜的整体强度。这是因为反光膜具有一定的抗撞击能力，不像透明玻璃那样轻碰即碎。而且，即便该反光镜的透明玻璃因外力而破裂，破损的透明玻璃仍会粘附在背侧的反光膜上并与其附近的透明玻璃基本保持平齐，这使得该透明玻璃只破损而不会垮塌，并且破损后其反光角度不会发生较大的改变，仍能将接收的太阳光反射至集热管。

5、用反光膜替代传统的反光镀层，实际应用时，反光膜的反光面由透明玻璃贴压保护，反光膜仅背光面暴露在环境中，外物只能够划伤背光面，反光膜的反光性能不受影响。

6、反光膜选用高分子薄膜或金属薄膜，具有明显高于普通透明玻璃的防爆性能。

7、对反光膜做特殊处理以使其成为具有优异防爆裂性能的防爆膜，进一步提升了该玻璃反光镜的防爆性能。

8、在反光膜表面用粘接剂粘接固定一层背板，不仅进一步提升了玻璃反光镜的防爆性能和使用寿命，而且不会较多地增加该玻璃反光镜的成本。

9、用于粘接固定透明玻璃和反光膜以及用于粘接固定反光膜和背板的粘接剂均为eva热熔胶。实施时，将热熔的eva膜夹设在相应两结构层之间，并施加一定的压力，待热熔的eva膜降温固化后，便将两结构层紧密连接在一起，工艺实施方便且连接强度高。而且这种粘接工艺会形成连续致密具有防爆性能的粘接剂层。即便该玻璃反光镜的透明玻璃因外力而破裂，破损的透明玻璃仍会粘附在背侧的粘接剂层(和反光膜)上并与其附近的透明玻璃基本保持平齐，这使得该反光镜只会破损而不会垮塌，并且破损后其反光角度不会发生较大的改变，仍能将接收的太阳光反射至集热管。

可见，反光膜以及连接反光膜和透明玻璃的粘接剂层都具有很好的防爆性能，反光膜兼具反光和防爆功能，粘接剂层无需很厚，可在一定程度上减少粘接剂的用量。

10、玻璃反光镜采用具有聚光性能的内凹曲面镜，可将其接收到的太阳光全部反射至对应的集热管。

11、集热管并不承载玻璃反光镜的重量，而且也不是玻璃反光镜的旋转支撑体，集热管的承重载体及旋转载体均为基架尤其是基架上的两条反光镜支撑臂。在生产加工时，两反光镜支撑臂上套孔及支撑轴承的同轴度易于控制，且支撑轴承本身就具有同轴度补偿功能，这使得各块玻璃反光镜均能平顺转动，而且在该太阳能热水器上非常工整地排布。此外，玻璃反光镜的重量及转动摩擦力不会施加至集热管，保证了集热管的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本申请的一些实施例，而非对本申请的限制。

图1是本申请实施例中太阳能热水器的玻璃反光镜处于第一工作角度时的结构示意图。

图2是本申请实施例中太阳能热水器的玻璃反光镜处于第二工作角度时的结构示意图。

图3是本申请实施例中太阳能热水器的玻璃反光镜处于第三工作角度时的结构示意图。

图4是本申请实施例中太阳能热水器主体结构的分解结构示意图。

图5是本申请实施例中集热管与玻璃反光镜的相对位置示意图。

图6是本申请实施例中上侧反光镜支撑臂的分解结构示意图之一。

图7是本申请实施例中上侧反光镜支撑臂的分解结构示意图之二。

图8是本申请实施例中下侧反光镜支撑臂的分解结构示意图之一。

图9是本申请实施例中下侧反光镜支撑臂的分解结构示意图之二。

图10是本申请实施例中集热管、水箱及反光镜支撑臂的连接结构示意图。

图11是图10的x1部放大图。

图12是图10的x2部放大图。

图13是本申请实施例中集热管及玻璃反光镜的截面结构示意图。

图14是图13的x3部放大图。

图15是本申请实施例中集热管及玻璃反光镜的截面结构示意图。

图16是图15的x4部放大图。

其中：1-基架，2-水箱，201-集热管插接孔，3-集热管，4-玻璃反光镜，401-透明玻璃，402-反光膜，403-粘接剂，404-背板，5-反光镜支撑臂，501-套孔，601-轴承外圈，602-轴承内圈，7-链轮，8-电机，9-链条，10-底托，5a-支撑臂前盖，5b-支撑臂后盖，11-橡胶防尘圈，12-连接板。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

本申请所说的“多”，如无特别说明，表示两个以上。

现在，参照附图描述本申请的实施例。

实施例一：

图1至图14示出了本申请这种太阳能热水器一个优选实施例，与现有的一些传统太阳能热水器相同的是，该太阳能热水器也包括基架1以及设于基架上的水箱2和多根(本实施例具体为八根)集热管3。水箱2与基架1固定，其具有一个进水接口和一个出水接口，实际应用时前述进水接口和出水接口分别连接进水管路和出水管路，从而向水箱2通入流动的水。每根集热管3的一端均插于水箱2中(配合处密封不漏水)。为方便加工和装配，前述各根集热管3等间距地排布在同一个平面内。基架1作为整个太阳能热水器的支撑载体，用于承载前述水箱2和集热管3以及下述各种部件的重量，并限定前述平面。当然，在本申请的一些其他实施例中，还可以将前述各根集热管3随意间隔排布，而并非一定处在同一平面内。

与传统太阳能热水器不同的是：基架1上还承托有八块玻璃反光镜4，这八块玻璃反光镜4一一对应地布置在八根集热管3的径向侧部，每块玻璃反光镜4能够围绕对应一根集热管3的轴线转动。也就是说，玻璃反光镜4旋转连接而非紧固连接在该热水器上，并且每块玻璃反光镜4在基架1上的旋转轴线恰好是对应那根集热管3的管轴线。

在工作时，可以根据太阳光的入射角度实时调整玻璃反光镜4的角度，从而将经过集热管3外侧且射向玻璃反光镜4的太阳光线反射至集热管3，提升集热管3的受光面积，进而提升太阳能热水器的光热转化效率。

并且，上述玻璃反光镜4为特制结构，其主要由透明玻璃401和反光膜402构成。具体地：透明玻璃401具有朝向集热管3的第一表面和背离集热管的第二表面，反光膜402通过粘接剂403粘接固定于透明玻璃401的第二表面，并且反光镜的反光面朝向透明玻璃401。

可见，本实施例的玻璃反光镜4一改传统玻璃反光镜结构，摒弃了传统反光镜背光侧的反光镀层，在透明玻璃一侧粘贴反光膜而形成新型结构的玻璃反光镜并将其应用在太阳能热水器上以反射太阳光至集热管，是积极有益的：传统玻璃反光镜虽然具备优异的反光性能和耐候性能，但是其强度较差容易破碎(尤其是将其制成无法钢化的曲面镜时)。本实施例在透明玻璃一侧粘贴反光膜而非设置反光镀层，提升了玻璃反光镜的整体强度。这是因为反光膜具有一定的抗撞击能力，不像透明玻璃那样轻碰即碎。而且，即便该反光镜的透明玻璃因外力而破裂，破损的透明玻璃仍会粘附在背侧的反光膜上并与其附近的透明玻璃基本保持平齐，这使得该透明玻璃只破损而不会垮塌，并且破损后其反光角度不会发生较大的改变，仍能将接收的太阳光反射至集热管。

上述反光膜一般选用高分子薄膜或金属薄膜，具有明显高于普通透明玻璃的防爆性能。当然，我们也可对反光膜做特殊处理以使其成为具有优异防爆裂性能的防爆膜，比如在已有的防爆膜表面设置反光结构使其成为反光膜。

上述粘接剂403为eva热熔胶。实施时，将热熔的eva膜夹设在反光膜402与透明玻璃401之间，并施加一定的压力，待热熔的eva膜降温固化后，便将反光膜402与透明玻璃401紧密连接在一起。

需要说明的是，若先将eva膜夹设在反光膜402和背板404之间再对eva膜加热使其熔化，也属于“将热熔的eva膜夹设在反光膜402与透明玻璃401之间”。

上述这种工艺使得粘接剂403连续且致密的分布在反光膜402与透明玻璃401之间，形成连续致密的粘接剂层。所谓“连续致密”，是指反光膜402与透明玻璃401之间的粘接剂连续分布形成一整体，粘接剂层无明显的孔洞和沟槽。

正是因为有连续致密的粘接剂层存在，即便该玻璃反光镜的透明玻璃因外力而破裂，破损的透明玻璃仍会粘附在背侧的粘接剂层(和反光膜)上并与其附近的透明玻璃基本保持平齐，这使得该反光镜只会破损而不会垮塌，并且破损后其反光角度不会发生较大的改变，仍能将接收的太阳光反射至集热管。

当然，我们也可以采用其他工艺使得粘接剂层连续而致密，而并非必须在两结构层之间夹设热熔的eva膜。

本实施例中，玻璃反光镜4是沿着集热管3的长度方向直线延伸的长条形的内凹曲面镜。本申请所说的“长条形”，是指部件的长度明显大于其宽度，一般地，部件的长度至少为宽度的五倍。玻璃反光镜4为“内凹曲面镜”，其反光面为内凹曲面，这种玻璃反光镜4对光线具有很高的聚集能力，能将将其接收的太阳光线全部反射至集热管3。进一步地，如图5所示，该玻璃反光镜4是圆弧面镜。

正是因为本实施例的玻璃反光镜4为内凹曲面镜，故其配置的透明玻璃难以钢化(受钢化工艺限制)，所以申请人才会考虑在其侧部粘贴反光膜而非设置反光镀层，以提升该玻璃反光镜的使用寿命及安全性。

如果将玻璃反光镜4与集热管3旋转连接，由集热管3支撑玻璃反光镜4的重量，不仅增加了集热管3破损的风险，而且玻璃材质集热管3因制作工艺的缺陷而存在尺寸公差——集热管两端的同轴度及集热管管壁的同心度不够高，从而导致玻璃反光镜4的转动不够平顺。对此，本实施例采用了下述结构安装玻璃反光镜4：

参照图6至图9所示，基架1上固定设置两条相互隔开的反光镜支撑臂5。每条反光镜支撑臂5上均制有沿着其长度方向间隔排布的八个套孔501，每个套孔501内分别同轴安装一个支撑轴承。为方便描述方案，在此将前述两条反光镜支撑臂5分别称为上侧反光镜支撑臂和下侧反光镜支撑臂。前述八根集热管3的上端分别插设在安装于上侧反光镜支撑臂的八个支撑轴承中，八根集热管3的下端分别插设在安装于下侧反光镜支撑臂的八个支撑轴承中。不难理解，支撑轴承安装在套孔501内，集热管3的上端和下端分别插设两条反光镜支撑臂5的支撑轴承，所以集热管3的上端和下端也插设在两条反光镜支撑臂5的套孔501中。八块玻璃反光镜4的上端分别与安装在上侧反光镜支撑臂的八个支撑轴承连接，八块玻璃反光镜4的下端分别与安装在下侧反光镜支撑臂的八个支撑轴承连接，从而使得每块玻璃反光镜4的转动由对应的两个支撑轴承承托。

由上可见，集热管3并不承载玻璃反光镜4的重量，而且也不是玻璃反光镜4的旋转支撑体，集热管3的承重载体及旋转载体均为基架1尤其是基架上的两条反光镜支撑臂5。在生产加工时，两反光镜支撑臂上套孔501及支撑轴承的同轴度易于控制，且支撑轴承本身就具有同轴度补偿功能，这使得各块玻璃反光镜4均能平顺转动，而且在该太阳能热水器上非常工整地排布。此外，玻璃反光镜4的重量及转动摩擦力不会施加至集热管3，保证了集热管3的使用寿命。

为实现对玻璃反光镜4转动的自动控制，本实施例还配置了与玻璃反光镜4传动连接、以玻璃反光镜旋转的驱动装置。

上述驱动装置主要由八个链轮7、一根链条9和一个电机8构成。其中，八个链轮7与前述八块玻璃反光镜4一一对应固定连接，而且每个链轮7的轴线与对应集热管3的轴线重合。电机8通过链条9与各个链轮7传动连接，以驱动各个链轮7同步转动，进而带动八块玻璃反光镜4同步转动。

工作时，电机8通过链条9带动各个链轮7同步转动。链轮7带动与之固定的玻璃反光镜4转动，进而实时调节各块玻璃反光镜4的反射角度，以保证每根集热管3在任一时段都能获取充足的光照。

上述支撑轴承可以是滚动轴承，也可以是滑动轴承。本实施例中的各个支撑轴承均为滑动轴承，具体地，前述滑动轴承包括通过螺钉锁紧固定在套孔501中的轴承外圈601以及旋转装配于轴承外圈内的轴承内圈602。玻璃反光镜4与前述轴承内圈602固定连接。

进一步地，玻璃反光镜4的两端分别固定有一连接板12，连接板12与前述轴承内圈602通过螺丝锁紧固定，如此实现玻璃反光镜4与轴承内圈602的固定。

进一步地，轴承内圈的轴向一端伸出轴承外圈外部，且轴承内圈的伸出端一体设置一对接板，该对接板与上述连接板12贴靠在一起并借助上述螺丝锁紧固定。

本实施例中，上述链轮7与玻璃反光镜4的固定连接方式具体为：链轮7套设在轴承内圈602外，并且链轮7与轴承内圈602紧固连接。也就是说，链轮7与玻璃反光镜4借助轴承内圈602间接固定连接，工作时，由电机驱动的链轮7带动轴承内圈602转动，轴承内圈602再带动与之固定的玻璃反光镜4转动以调整反射角度。

上述的两条反光镜支撑臂，下侧反光镜支撑臂借助螺钉直接与基架1锁紧固定，而上侧反光镜支撑臂则借助螺钉锁紧固定在水箱2的外侧。水箱2与基架1固定，上侧的反光镜支撑臂5与水箱2直接固定，所以上侧反光镜支撑臂与基架1间接固定，上侧反光镜支撑臂的重量最终还是由基架1承托。

如果集热管3完全悬空插设在反光镜支撑臂5的套孔及支撑轴承中，反光镜支撑臂5不承托集热管3的重量，那么就必须在该太阳能热水器上设置其他结构来承载集热管3，这在一定程度增加了该热水器尤其是基架1的加工难度和材料成本。对此，本实施例做了如下改进：

下侧反光板支撑臂的八个套孔501中分别固定连接一个塑料材质的底托10——共八个底托。集热管3的下端插设在底托10中、并与底托10抵接。与传统结构相同的是，八根集热管3的上端则插设在水箱2外壁的集热管插接孔201中。如此，由下侧反光板支撑臂和水箱2直接承托各根集热管3。集热管3的重量由反光镜支撑臂5和水箱2直接承托，而反光镜支撑臂5和水箱2的重量又由基架1承托，所以集热管3的重量自然也由基架1承托。

上述底托10与下侧反光板支撑臂的固定方式为：轴承外圈601的内壁制有内螺纹，底托10表面制有与前述内螺纹相匹配的外螺纹，二者借助前述相互配合的内外螺纹锁紧连接。

此外，为防止灰尘进入集热管3与轴承内圈602之间的环形缝隙，本实施例在集热管3和轴承内圈602之间设置了橡胶防尘圈11。同样，为防止灰尘进入轴承外圈601与套孔501间的缝隙，本实施例在轴承外圈601和套孔501之间也设置了橡胶防尘圈11。

为防止工作时运转的链条9和链轮7造成人员伤害，本实施例将上述链条9和链轮7全部隐藏在反光镜支撑臂5内部。进一步地，为方便安装，反光镜支撑臂5由支撑臂前盖5a和支撑臂后盖5b构成，支撑臂前盖5a和支撑臂后盖5b通过螺丝可拆卸连接，链条9和链轮7布置在支撑臂前盖5a和支撑臂后盖5b之间。

需要说明的是，在本申请的一些其他实施例中，玻璃反光镜4与集热管3的数量并不相同。可根据需要，仅在一部分集热管3的径向侧部布置玻璃反光镜4。

所谓“悬空插设”，是指内插件与外套件完全隔离、不直接接触。

需要说明的是，上述基架1不限于本申请说明书附图所示的这种结构，其可以采用各种形式，比如：与建筑物或地面紧固连接的龙骨，甚至是建筑物或地面本身。

实施例二：

图15至图16示出了本申请这种太阳能热水器另一个优选实施例，该太阳能热水器的结构与上述实施例一的结构基本一致，唯一区别在于玻璃反光镜4的结构，具体如下：

虽然实施例一中反光膜402尤其是反光膜和透明玻璃401之间的粘接剂层提升了玻璃反光镜的防爆性能，但是反光膜402耐候性差，长期暴露在环境中理化性能明显降低。而且反光膜402通常为柔性材料，当透明玻璃401大面积碎裂后，柔性的反光膜402难以将各个位置的碎裂玻璃保持在原有位置和角度。基于此，本实施例在反光膜402表面通过另外的粘接剂403粘接固定了一层背板404，也就是说，本实施例中玻璃反光镜4除了保护实施例一所具有的透明玻璃401和反光膜402之外，还包括通过粘接剂403粘接固定于反光膜402表面的背板404。

本实施例中，背板404为玻璃，而且也是透明玻璃。采用玻璃作为背板404具有这些好处：玻璃美观大方而且耐候性强，经久耐用。

上述用于连接反光膜402和背板404的粘接剂403也是eva热熔胶。实施时，将热熔的eva膜夹设在反光膜402和背板404之间，并施加一定的压力，待热熔的eva膜降温固化后，便将反光膜402和背板404紧密连接在一起。

自然，上述这种粘接工艺同样使得反光膜402和背板404之间的粘接剂403连续且致密的分布在反光膜402和背板404之间，形成连续致密的粘接剂层。

正是因为有连续致密的粘接剂层存在，即便背侧作为背板404的玻璃因外力而破裂，破损的透明玻璃仍会粘附在第二层粘接剂层(和反光膜)上，这使得该玻璃背板只会破损而不会垮塌，安全性高。

需要说明的是，上述背板404也可以采用不易破裂的柔性膜，比如防爆膜。当背板404为不易破裂的结构比如防爆膜时，粘接剂403可以散布在粘接背板404与反光膜402以及透明玻璃401与反光膜402之间，粘接剂无需连续致密。这时候，该玻璃反光镜的防爆结构主要为背板404而非粘接剂层。

织布或不织布也属于上述柔性膜的一种。

当背板404为柔性膜时，可在防爆膜表面用第三层粘接剂粘接固定一层玻璃板，以提升其耐候性和使用寿命。

以上仅是本申请的示范性实施方式，而非用于限制本申请的保护范围，本申请的保护范围由所附的权利要求确定。