热管型太阳能真空管开水器及开水系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种热管型太阳能真空管开水器及开水系统，开水器，包括多根集热单管及连接各集热单管的导热水管；所述集热单管包括外罩玻璃管、受热玻璃管、以及金属真空管，所述受热玻璃管通过金属支架在外罩玻璃管内偏离轴心设置，且靠近受热玻璃管的外罩玻璃管的半侧内壁上镀有金属反光镀膜；所述金属真空管位于受热玻璃管内的一端通过热管销钉固定热管堵头封闭，另一外露的端部外展膨大、形成末端封闭且为圆锥台形的热管封头；所述导热水管上等间距设有多个倒圆锥台的槽型的封头锥套，所述热管封头插设在所述封头锥套内。本发明利用全玻璃内聚光偏心真空管等结构，高效集热，不断产生高温开水，且结构简单，利于大批量生产。
【专利说明】热管型太阳能真空管开水器及开水系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能真空管集热【技术领域】，具体地指一种热管型太阳能真空管开水器及开水系统。
【背景技术】
[0002]当前市场上太阳能低温产品水温小于80°C的普通太阳能热水器和太阳能高温产品(热介质温度高于200°C)的槽式、碟式、塔式等大抛物面聚光集热器均很成熟，但由于其结构和成本因素，无法在太阳能中温集热市场广泛应用。
[0003]由于普通太阳能热水器的热水在夏天也仅仅只能达到80°C左右，且只能洗浴或工业用途，无法供人饮用，那么在广大的公共建筑中，利用太阳能光热资源陷入两难境地:若利用公共建筑屋顶建设太阳能光伏电站系统，由于初始投资大，投资回收其长，财政补贴门槛高，很难商业化操作；若利用公共建筑建设太阳能热水系统，则无法遍地开澡堂供人洗浴。当前，公共建筑能耗仅次于空调能耗的，就是开水能耗，这也是本发明立项的根本原因和目标市场。
[0004]当前，横亘在太阳能高温产品商业化应用的瓶颈是成本问题，特别是金属受热体复合抛物面内聚光真空管太阳能集热器在结构、工艺和成本上的难关——不锈钢与外罩玻璃管在端部的熔焊难关。此外，普通热管型真空管集热器所能提供的热水水温，大部分难以达到中温要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种能够生产能饮用的开水的热管型太阳能真空管开水器及开水系统。
[0006]为实现上述目的，本发明所设计的热管型太阳能真空管开水器，包括多根集热单管及连接各集热单管的导热水管；
[0007]所述集热单管包括外罩玻璃管、设置在外罩玻璃管内腔中的受热玻璃管、以及插设在受热玻璃管内金属真空管，所述受热玻璃管与外罩玻璃管轴向平行，且所述受热玻璃管通过金属支架在外罩玻璃管内偏离轴心设置，所述受热玻璃管的外壁与外罩玻璃管的内壁保持分离，且靠近受热玻璃管的外罩玻璃管的半侧内壁上镀有金属反光镀膜；
[0008]所述金属真空管位于受热玻璃管内的一端通过热管销钉固定热管堵头封闭，另一外露的端部外展膨大、形成末端封闭且为圆锥台形的热管封头；
[0009]所述导热水管上等间距设有多个倒圆锥台的槽型的封头锥套，其倒圆锥台的大小与所述热管封头大小相配合，且倒圆锥台的最大直径小于所述导热水管的直径，所述热管封头插设在所述封头锥套内。
[0010]优选地，所述受热玻璃管的内壁与金属真空管的外壁均覆盖有金属层，且两金属层之间通过薄金属翅片相连。
[0011]本发明还提供了一种热管型太阳能真空管开水系统，包括上述的热管型太阳能真空管开水器、电热型开水器、储热水箱，所述热管型太阳能真空管开水器的导热水管的两端分别和储热水箱的热水入口和回水口相连，储热水箱还设有一个冷水进口，以及一个与电热型开水器的热水进口相连的出水口。
[0012]优选地，所述热管型太阳能真空管开水器外设有集热器，其上安装有带光伏板的光敏传感器。
[0013]优选地，所述导热水管与储热水箱的回水口相连的一端设有进水单向阀。
[0014]进一步地，所述储热水箱的回水口处设有循环水泵，所述储热水箱的冷水进口处设有储热水箱进水电磁阀，所述储热水箱上还设有水位控制阀。
[0015]优选地，所述开水系统还包括了用于控制各阀门及水泵的电控箱。
[0016]本发明的有益效果:
[0017]一是利用全玻璃内聚光偏心真空管，薄金属翅片、金属导热管等结构，可高效集热，不断产生高温热水直至开水；
[0018]二是采用热管型导热管结构，使真空管内无水，大大降低了集热器显热，提高了集热效率；
[0019]三是热管型导热管采用特殊结构和工艺，结构简单，工艺可靠，利于用简易工装可实现大批量生产；
[0020]四是上述集热单元以锥套连接，安装维修简便，可靠性高，独特实现了全玻璃真空管与金属导热管的无融封连接；
[0021]五是利用自动控制系统，自动采集温度、水位等参数，并按程序设定的要求，实现了自动补水，自动送开水，自动切换光热和电热模式等功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明热管型太阳能真空管开水器的剖视结构示意图。
[0023]图2为图1中热管封头及封头锥套处侧立面的剖视结构示意图。
[0024]图3为本发明热管型太阳能真空管开水系统的剖视结构示意图。
[0025]图中，1、外罩玻璃管；2、受热玻璃管；3、蒸汽；4、金属反光镀膜；5、金属支架；6、集热单管；7、热管堵头；8、热管销钉；9、金属真空管；10、热管封头；11、封头锥套；12、导热水管；13、集热器；14、自来水进水截止阀；15、电开水器温度变送器；16、电开水器进水电磁阀；17、储热水箱进水电磁阀；18、循环水泵；19、进水单向阀；20、储热水箱温度变送器；21、送开水水泵；22、电控箱、23、电加热器；24、电开水器放水阀；25、电热开水器；26、储热水箱；27、水位控制阀；28、光敏传感器；29、电热开水器水位控制阀。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0027]实施例1
[0028]一种热管型太阳能真空管开水器，包括21根集热单管6及连接各集热单管的一根导热水管12 ；
[0029]集热单管6包括外罩玻璃管1、设置在外罩玻璃管I内腔中的受热玻璃管2、以及插设在受热玻璃管2内的金属真空管9，受热玻璃管2与外罩玻璃管I轴向平行，且受热玻璃管2通过金属支架5在外罩玻璃管I内偏尚轴心设置,受热玻璃管2的外壁与外罩玻璃管I的内壁保持分离，且靠近受热玻璃管2的外罩玻璃管I的半侧内壁上镀有金属反光镀膜4 ；
[0030]金属真空管9位于受热玻璃管2内的一端通过热管销钉8固定热管堵头7封闭，另一外露的端部外展膨大、形成末端封闭且为圆锥台形的热管封头10 ;受热玻璃管2的内壁与金属真空管9的外壁均覆盖有金属层(图未示)，且两金属层之间通过薄金属翅片相连(图未示)；
[0031]导热水管12上等间距设有多个倒圆锥台的槽型的封头锥套11，其倒圆锥台的大小与热管封头10大小相配合，且倒圆锥台的最大直径小于导热水管12的直径，热管封头10插设在封头锥套11内。
[0032]真空层受热体金属支架5的材质为lG18Ni9Ti不锈钢材质，将受热体玻璃管2支撑于外罩玻璃管I内靠近一侧处，金属反光镀膜4在本例中米用的是反光性好、稳定性好的镀铝膜。两组薄金属翅片将金属真空管9嵌设于受热玻璃管2的中间位置。薄金属翅片的材质为0.4mm厚的纯铝板材，金属层也为该材质，其紧贴于受热体玻璃管2内壁，及金属真空管9的外表面。
[0033]本例各部件材质均为lGrl8Ni9Ti，厚度为0.4mm，封头10和堵头7冲压成型，金属真空管9为Φ 1mm有缝钢管，热管各部分钎焊成型后，热管封头10向下，由热管工艺孔(图中热管销钉8所在处)注入蒸馏水10?10ml范围内中的某个数值，加热管封头10，当蒸汽从热管工艺孔持续喷出达到规定时间后，用热管销钉8堵住热管工艺孔，然后用等离子氩弧焊机将热管工艺孔及销钉点焊封闭牢固。
[0034]实施例2
[0035]一种热管型太阳能真空管开水系统，包括实施例1所述热管型太阳能真空管开水器、电热型开水器25、储热水箱26，热管型太阳能真空管开水器的导热水管12的两端分别和储热水箱26的热水入口和回水口相连，储热水箱26还设有一个冷水进口，以及一个与电热型开水器25的热水进口相连的出水口。
[0036]热管型太阳能真空管开水器外设有集热器13，其上安装有带光伏板的光敏传感器28。
[0037]导热水管12与储热水箱26的回水口相连的一端设有进水单向阀19。储热水箱26的回水口处设有循环水泵18，储热水箱26的冷水进口处设有储热水箱进水电磁阀17，储热水箱26上还设有水位控制阀27。
[0038]开水系统还包括了用于控制各阀门及水泵的电控箱22。
[0039]本例热管型太阳能真空管开水器包括21根集热单管6，其构成的总集热面积为
4.38m2，导热水管12通过阀门紧固件和水管道与外部系统联接。
[0040]在热管型太阳能真空管开水器的集热器13上，安装有带光伏板的光敏传感器28，在有太阳照射时，自动向电控箱22传递讯号，由其编程器控制电路启动热管型太阳能真空管开水器的循环水泵18，储热水箱26内的循环水经过单向阀19进入热管型太阳能真空管开水器，接受太阳光热能源；当天气为阴雨天、夜间时，进水水泵18停止工作。
[0041]本例储热水箱26容积为50升，外部安装有聚安脂发泡的保温层材料，内部安装有一对水位控制阀27，分别设定了最高水位值和最低水位值，当补水水位达到最高水位值时，储热水箱26的储热水箱进水电磁阀17自动关闭，停止供水；当排水水位达到最低水位值时，储热水箱26的储热水箱进水电磁阀17自动启动，开始供水。
[0042]储热水箱26的上方装有储热水箱进水电磁阀17，由水位控制阀27提供的讯号，实现自动补水和停止供水；储热水箱26下方有一组进出水管道阀门与热管型太阳能真空管开水器联成一个循环回路，其中，储热水箱26的出水管装有循环水泵18和进水单向阀19与热管型太阳能真空管开水器的进水管路相连。储热水箱26侧面装有一组测量水温的储热水箱温度变送器20及送开水水泵21，储热水箱温度变送器20主要监测储热水箱26的水温，当热管型太阳能真空管开水器与储热水箱26内的循环水被太阳能加热到开水设定值时，送开水水泵21自动启动，将开水送入电热开水器25的水箱内；当储热水箱26内的开水水位降至水位控制器27设定的最低水位值时，送开水水泵21停机，中断供水，然后进水电磁阀门启动，开始向储热水箱26内补水，直至水位升至水位控制器27设定的最高水位值，储热水箱进水电磁阀17关闭，停止供水。
[0043]本例电热开水器25的功率为9千瓦，水箱容积60升，开水温度设定值为95°C，其上部接有电开水器温度变送器15以及电开水器进水电磁阀16，下部接有电开水器放水阀24和电加热器23，中间设有电热开水器水位控制器29。电热开水器水位控制器29设最高水位值，最低水位值。在阴雨天模式下，当电热开水器25水箱内水位低于最低水位值时，电磁阀16启动，向水箱内注水，直至达到最高水位值，电开水器进水电磁阀16关闭，停止供水；在开水停机保温模式下，当电开水器放水阀24放水后，自动开启电开水器进水电磁阀16，补充自来水，至水位最高值处，电开水器进水电磁阀16关闭，停止供水，然后启动电加热器23，直接给电热开水器25加热，直到恢复到设定的开水温度值，停止电加热器23 ；当电热开水器25烧开水保温停机，时间过长，水温低于85 °C时，电加热器23开始工作，直至水温升至95°C，电加热器23停止工作。在晴天太阳光热模式下，除隔夜热水早晨烧开用完之后，依托热管型太阳能真空管开水器每次加热循环水10升至95°C开水，补充进电热开水器25水箱中。
[0044]本例电控箱22系本发明核心部件，上述各个零部件及各项物理量参数都通过数据采集，输入到编程器中，由编程器指挥本系统所有继电器和控制部件，按上述要求实现其应有功效。
【权利要求】
1.一种热管型太阳能真空管开水器，其特征在于:包括多根集热单管(6)及连接各集热单管的导热水管(12)； 所述集热单管(6)包括外罩玻璃管(I)、设置在外罩玻璃管(I)内腔中的受热玻璃管(2)、以及插设在受热玻璃管(2)内的金属真空管(9),所述受热玻璃管(2)与外罩玻璃管(1)轴向平行，且所述受热玻璃管(2)通过金属支架(5)在外罩玻璃管(I)内偏离轴心设置，所述受热玻璃管(2)的外壁与外罩玻璃管(I)的内壁保持分尚，且靠近受热玻璃管(2)的外罩玻璃管(I)的半侧内壁上镀有金属反光镀膜(4)； 所述金属真空管(9)位于受热玻璃管(2)内的一端通过热管销钉(8)固定热管堵头(7)封闭，另一外露的端部外展膨大、形成末端封闭且为圆锥台形的热管封头(10)； 所述导热水管(12)上等间距设有多个倒圆锥台的槽型的封头锥套(11)，其倒圆锥台的大小与所述热管封头(10)大小相配合，且倒圆锥台的最大直径小于所述导热水管(12)的直径，所述热管封头(10)插设在所述封头锥套(11)内。
2.根据权利要求1所述的热管型太阳能真空管开水器，其特征在于:所述受热玻璃管(2)的内壁与金属真空管(9)的外壁均覆盖有金属层，且两金属层之间通过薄金属翅片相连。
3.一种热管型太阳能真空管开水系统，其特征在于:包括权利要求1所述的热管型太阳能真空管开水器、电热型开水器(25)、储热水箱(26)，所述热管型太阳能真空管开水器的导热水管(12)的两端分别和储热水箱(26)的热水入口和回水口相连，储热水箱(26)还设有一个冷水进口，以及一个与电热开水器(25)的热水进口相连的出水口。
4.根据权利要求3所述的热管型太阳能真空管开水系统，其特征在于:所述热管型太阳能真空管开水器外设有集热器(13)，其上安装有带光伏板的光敏传感器(28)。
5.根据权利要求4所述的热管型太阳能真空管开水系统，其特征在于:所述导热水管(12)与储热水箱(26)的回水口相连的一端设有进水单向阀(19)。
6.根据权利要求5所述的热管型太阳能真空管开水系统，其特征在于:所述储热水箱(26)的回水口处设有循环水泵(18)，所述储热水箱(26)的冷水进口处设有储热水箱进水电磁阀(17)，所述储热水箱(26)上还设有水位控制阀(27)。
7.根据权利要求6所述的热管型太阳能真空管开水系统，其特征在于:所述开水系统还包括了用于控制各阀门及水泵的电控箱(22)。
【文档编号】F24J2/46GK104048424SQ201410235790
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】殷明, 陈勇 申请人:武汉箕星制冷有限公司