专利名称：用于太阳能热水器的吸热装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关一般热管式太阳能热水器，尤其指一种太阳能热水器，它具有管路中充满著热媒的管系统，以及该管系统连接该太阳能热水器的一吸热装置与一热水储槽。
传统上，太阳能热水器藉一吸热装置来吸收日光热，以及将所吸收的日光热积蓄于一蓄热器中或一热水储槽内以便于需要时使用所积存的热能。有关本发明的太阳能热水器，对于熟悉此项技术人士而言，为应用热管式的热交换器，也就是指一种封闭循环的热交换系统。而在此热管式太阳能热水器中，一充填于闭合管路中的热媒在一吸热元件内吸收日光热，因而被加热至蒸发。当吸热元件的热媒被加热至预定的高温时(因吸收日光热的结果)，其相由液相变化至气相，自然地往一位在较高位置的热水储槽的辐射管路流动。当到达该辐射管时，气相热媒辐射出热给该热水储槽内的水而被冷凝。由于冷凝的结果，该热媒的相由气相变成液相，接著再回到该吸热元件，重覆前述日光热的吸收与辐射。
此类热管式的太阳能热水器中，连接该吸热装置至热水储槽的管路系统内呈真空。因此，热管式太阳能热水器与使用此重差的一传统技术相较，在热传导显示一优异热传导速度，几乎立即将该吸热组件所吸收的热传导给该辐射元件的热水储槽内的水，因而热水器的热效率可增至最大值。
然而，热管式太阳能热水器有一问题存在，即其管路系统的内部须维持真空，否则无法动作。因此，使此类热水器可靠性降低，以及制造时须要很多工时。
请参考图6A与6B所示的先有技术的实施例，它们分别属热管式太阳能热水器的具有辐射管路的一热水储槽与具有吸热管路的一吸热装置。如图6A所示，一U型管24焊接于相邻的空心直管22的两端的开口端上，每只空心直管上设有多个辐射鳍片23，以组成热水储槽的蛇形辐射管路。如图6B所示的先有技术的吸热装置，多只中空直管26的两端被焊接于一吸热板28上，而该此管26呈等距隔开。当完成管路26的焊接作业，管26的一开口端藉一U型管27与相邻的管26的一端相连接，如此藉该等U型管27而将所有管26组成一蛇形吸热管路。
但是，由于不良焊接、焊接处的腐蚀，以及热水储槽或吸热装置的内在温度反覆升降所引起焊接处的热膨胀与收缩等等因素，管路系统的焊接处则易于龟裂，因此管路系统的内部未连续真空状态，而阻止了热水器的动作。尤其是，对熟悉本技术领域的人士，可知吸热装置的内部偶而显示一高于100℃的大温度差，例如因一天温差关系所致，于是使得先有技术的管路系统的问题更严重。
而且，管路系统的焊接处一般是被热水储槽所覆盖，或被一道由强化玻璃制成的保护壁所保护。因而，即使在管路系统焊接处之一产生微小裂痕时，热水储槽或吸热装置将整体拆解，才可焊接修护该裂痕处。
太阳能热水器利用日光热，以致于其组件，特别是吸热装置，通常装设于大楼的屋顶上，以可更有效地吸收日光热量。因此，吸热装置的安装与拆解就存在困难与危险。此外，由于热水储槽是与大楼内的管路相连接，具有相当的重量，因而当它需移下地面修护时，就必须使用特殊制备。
再且，先有技术热管式太阳能热水器管路系统的多处焊接部分增加了制造成本，并且由于管路存在热变形与腐蚀使得热水器可靠性大打折扣。
因此，本发明的目的是为了提供一种可克服前述诸问题的热管式太阳能热水器，它具有一管路系统，包含一热水储槽的辐射管路与一吸热装置的吸热管路，每一管路皆属无焊接过的固体，因此，可达到防止热媒由管路系统外泄，以及维持管路系统内部的真空。
本发明的另一目的是为了提供一种热管太阳能热水器，其辐射管路与多个辐射鳍片一体成形，因而可改善辐射效率。
为了达到前述的目的，根据本发明的实施例所完成的热管式太阳能热水器包含一蛇状固体辐射管，该辐射管装设于一辐射元件的热水储槽内，其包含多只第一直管部分，且每一直管外表面设有多只辐射鳍片;以及与该多只第一直管部分一体成型的多只第一U型管部分，以相互连接该等第一直管部分;以及一蛇状固体吸热管，该吸热管被装设于一吸热元件，并在该辐射元件与该吸热元件两者的外部与该辐射管连接，其包含焊接于一吸热板上的多个第二直管部分，该吸热板与该吸热管内部的热媒进行日光热的交换;以及与该等第二直管部分一体成型的多只第二U型管部分，以相互连接该等第二直管部分。
本发明前述与其他目的，特点与其他优点，可配合下列相关图式从以下详细说明中被进一步了解，其中
图1为本发明的一实施例的热管式太阳能热水器的立体示意图;
图2为本发明太阳能热水器的一热水储槽的辐射管路的示意平面图;
图3为本发明太阳能热水器的一吸热装置的平面图;
图4A至4C分别为本发明的其它实施例的太阳能热水器的吸热装置的平面图;
图5A至5C为属一种滚压成型器的滚筒系统，其用于制作本发明太阳能热水器的辐射管路，其中
图5A为其前视图;
图5B为其侧视图;以及图5C为滚筒系统中一可活动滚筒的平面图;以及图6A与6B分别为先有技术辐射管路与先有技术吸热装置的平面图。
图1揭示了本发明主要实施例的一热管式太阳能热水器，而图2揭示了图1太阳能热水器中的热水储槽的辐射管路，以及图3揭露了图1太阳能热水器的吸热装置。
如前述图所示，该太阳能热水器包含热水储槽1与吸热装置5，两者藉充满着热媒的一管系统而互相连接。热水储槽1包括具有多只辐射鳍片3的蛇状辐射管路2，而吸热装置5则包括呈蛇状吸热管路6与多个的吸热板8。管中充填著热媒的蛇状辐射管路2是一蛇状固体构造，其包含多个直管部分，每一直管设有多个辐射鳍片3，以及与直管部分一体成型的多只U型管部分4。同样的，充填著热媒的蛇状吸管路6也呈一蛇状固体构造，它包含各个焊接于吸热板8的多个直管部分，以及与直管部分一体成型的多个U型管部分7。而辐射管路2与吸热管路6于热水储槽1与吸热装置5两者的外部互相连接。
吸热管路6的多数直管部分焊接于各个吸热板8上，以低温焊接为佳，其安排方式为吸热板8轴向的设于管路6的各个直管部分上。此实施例中，每只吸热板8为一薄板，且压设有轴向凹槽，以供装设吸热管路6的相关直管部分。由于吸热管路6的直管部分装设于各个吸热板8的轴向凹槽内，且焊固于该板8上，所以吸热板8与管路6的接触面增加，可改善其间的热交换效果。于此本发明的主要实施例中，该等多数吸热板8排列于同一平面上。
根据本发明的另一实施例，如图4A或4B所示，本发明的吸热装置包括一吸热板件，以取代所述多只吸热板8。此一实施例中，该吸热板以压制有可承接吸热管路6的凹槽为佳。如图4A所示实施例中，吸热管路6置放于该吸热板的多个凹槽内，且其U型管部分7与其入口端与出口端均曝露于该吸热板的外部。然而，如图4B所示的实施例，具有U型管部分7与其入口端与出口端部分的吸热管路6则承接于吸热板件蛇状凹槽内。
如图4C所示的实施例，吸热装置包括多只具有贯穿孔的吸热板，以承接吸热管路6。为了装配本实施例的吸热板与吸热管路6，将一直线形吸热管6插设于多只吸热板的贯穿孔中，且吸热板被互相隔开而且有空档，于弯折组成U型管部分7后，仍位于管路6上。
根据本发明，该吸热管路6可设置于两只吸热板之间，每板上具有轴向凹槽。即，如图3所示主要实施例中，具有相同形状的两只吸热板被重叠，其轴向凹槽完全相对，以承接吸热管路6的相对应的直管部分。此外，如图4A或4B所示的实施例中，具有同一形状之二只吸热板，亦可重叠，致使彼此凹槽可互相完全相对，以承接吸热管路6。此实施例中，二只吸热板可互相焊接，譬如利用点焊，如此，它们可支撑并与吸热管6接触，而与吸热管6不焊接。
热水储槽1的辐射管路2是与辐射鳍片3一体成型，使用如图5A至5C所示的滚压成型器的滚筒系统制备。于此种滚压成型器中，其三只滚筒，两者属固定式滚筒9与10，另一者属可活动式滚筒11，三者互呈平行排列，且轴向设置成如图5B所示三角形的三顶点。每只滚筒9，10与11的滚筒表面各设有蜗形凹槽9′，10′或11′，而每只凹槽的深度则由滚筒的管入口端至管出口端逐渐加深。滚压成型器亦包括一心轴14，是轴向地位于三只滚筒9，10与11之间，以便在制作辐射管路2的辐射鳍片3时，可防止管路的中空管子材料的收缩，以及使管子平稳前进。此时，可活动式滚筒11可依一把手13的旋转而移位，如此当滚压成型器欲成型具有辐射鳍片3的管路部分时，可活动式滚筒11则移到其他滚筒9与10。而且，当人们想成型辐射管路2的U型管部分4时，可缩回活动式滚筒11，以成型管路上无辐射鳍片3的部分，以对应于U型管部分4。此处，以利用一液动或气动活塞来驱动该活动式滚筒11为佳。
使用图5A到5C所示的滚压成型器的滚筒系统，制作具有辐射鳍片3的辐射管路2，一直管材料被通过三只滚筒9，10与11的滚压空隙间。此时，活动式滚筒11后缩，如此管子上就形成无辐射鳍片3的预定长度，然后，该活动式滚筒11慢慢地向直管部分前移，因该管是介于滚筒9，10与11之间，且对应于具有辐射鳍片3的直管部分，于是形成了直管部分上的辐射鳍片3。当管件材料向前进给，造成对应U型管部分4的管件扬部分移至滚筒时，回缩活动式滚筒11，以形成管路上无辐射鳍片3的部分。而活动式滚筒11接著向前移至滚筒9与10，于是形成管件材料上具有辐射鳍片3的另一部分，藉此制得直管上另一具有辐射鳍片3的部分。重覆前述的制法，以形成所需的辐射管路，结果于中空直管件材料上，就可交替获得具有辐射鳍片3的管件部分以及对应于U型管4的管件部分。最后，未具辐射鳍片3的管件部分，即可被平滑地弯折以形成U型管4部分。
为了制作具有吸热管路6，以及焊接于该管路6的吸热板8的吸热装置5，将多数吸热板8焊接于一直管件上，而该些板件8是以等间距隔开。接著，未被焊接吸热8板的管件部分被弯折以制作该吸热管路6的U型管部分7。
当制妥吸热装置5与辐射管路2之后，该辐射管路2被装设于热水储槽1内，并且管路2的一端被暴路于该储槽1的外部，该辐射管2的暴露端被连接于暴露在该吸热装置5外的吸热管路6的一端，在该吸热装置5与该热水储槽1两者的外部例如以焊接方式连接。
本发明的太阳能热水器，其热水储槽1的辐射管路2与吸热装置5的吸热管路6并无焊接部分，以致于可完全防止热膨胀与热收缩以及腐蚀，进而可阻止太阳能热水器的管子破裂，提高了可靠度。由于吸热管路以及辐射管中上无需焊接部分，亦可减低制造费用。
如上所述，本发明太阳能热水器移除了先有技术管路系统上的焊接部分，包括吸热管路与辐射管路两部分，完全避免了因辐射管路与吸热管路的焊接部分容易发生热膨胀、热收缩以及腐蚀所造成的管路系统破裂的问题，进而可防止管路系统中热媒的外泄，以及可保持管路系统内部的真空。因此本发明太阳能热水器的管路系统几乎无故障，所以可排除修护不良管路所需的繁重工作。
为了说明起见，本发明的较佳实施例已被描述，然而熟悉此项技术人士仍可在未脱离下列申请专利范围及不脱离本发明的精神下作出多种修改、附加或替换。
权利要求
1.一种包含一吸热元件与一辐射元件的太阳能热水器，其特征在于包含一蛇状固体辐射管，装设于该辐射元件的一热水储槽内，该辐射管包含多个的第一直管部分，每一直管部分的外表面设置有多只辐射鳍片；及多个的第一U型管部分，它与该等第一直管部分一体成型，以使得该等直管部分互相连接；以及一蛇状固体吸热管，装设于该吸热元件内，该吸热管在该辐射元件件及该吸热元件两者外部与该辐射管相连接，并且该吸热管包含多个第二直管部分，被焊接于一吸热板上，该吸热板与该吸热管内的热媒进行日光热的效换；以及多个的第二U型管部分，它与该等第二直管部分一体成型，以使得该等第二直管部分相互连接。
2.如权利要求1所述的太阳能热水器，其中该辐射鳍片与该辐射管的直管部分一体成型。
3.如权利要求1所述的太阳能热水器，其中该吸热板包含一具有一凹槽的固体板，且该吸热管的直管部分被承接于该凹槽，并与该凹槽焊接。
全文摘要
一种具有辐射管路与吸热管路以太阳能热水器，该两管路均无焊接部分。本太阳能热水器包含一设于一热水储槽内的辐射管，以及一设于吸热元件内的吸热管，且在该热水器的辐射元件及吸热元件两者外部与该辐射管相连接。辐射管包括多个直管部分，且于其外周表面设有多个辐射鳍片，以及与该直管部分一体成型的多个U形部分。而吸热管包括焊接至一吸热板上的多个直管部分，以及与第二直管部分一体成型的多个U形管部分。
文档编号F24J2/24GK1094153SQ93115029
公开日1994年10月26日 申请日期1993年11月18日 优先权日1993年2月24日
发明者元升镐, 姜龙爀, 文基学, 申汉澈 申请人:中央开发株式会社