专利名称:导流循环式太阳能热水器的制作方法
本实用新型为使处于密封闷晒容器内的水(液体)，产生有效的宏观温差换热循环的一种热水器装置。
现有的太阳能热水器，按水的宏观换热循环方式，可以分为循环式(自然循环或强制循环)，闷晒式和直流式，三大系统。
自然循环式太阳能热水器，由高位保温循环水箱，下集管、集热器、上集管构成循环回路，利用水的温差产生的热虹吸压力头来推动整箱水进行换热循环，其结构复杂，缺乏整体性和灵活性。
闷晒式太阳能热水器(浅池式或密封式)，在结构上将集热器与保温水箱合二为一，省去了上、下集管，但由于水始终处于非宏观循环的静止闷晒状态，因而热效率很低。双筒闷晒式太阳能热水器，在北京地区的夏天，每平方米只能产生40℃热水98.4公升左右。
本实用新型的目的是要提供一种改进的系统设计，以简化结构，提高热效率，而且能在南、北纬45°以内的广大阳光地带，勿需作任何改装，就能在不同的倾角下安装使用。它具有密封闷晒式的结构整体性和简易性，又能象自然循环一样，进行有效的宏观换热循环。
本实用新型的任务是以如下方式完成的由在保温水箱与集热器联为一整体的结构内部，插入了一片开缝、绝热的薄板。下部将集热器内的排管从中分割为上、下两部份，处于上排管中的水因受太阳照射升温，比重减小，顺水槽和导流薄板上浮，并通过板上部百叶窗式的热水缝，进入保温循环水箱内，同时推动比重较大的冷水下沉，经过下排管，流到最底部，转入上排管吸收太阳热能升温。如此构成了系统内部自动运转的封闭回路。
系统运转的动力是水的温差压力，其值HT＝(r2－r1)·h式中HT为温差循环压力(kg／m2)r2、r1，分别为冷、热水的比重(kg／m3)h为保温循环水箱水位中心平面到集热器垂高中心平面之间的高差。
由该式可知，本实用新型必须有一个正的倾斜安装角(本身已具有10°)，当在高纬度地区使用时，由于倾斜角加大，h值提高，在同样温差条件下，循环压力HT值增加，提高了换热循环效率。
以下将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述图1是本实用新型的外观结构图。
图2是本实用新型的纵向剖视图。
图3是本实用新型的绝热开缝双向异流板示意图图4是本实用新型的集热器部份的横断面示意图。
图5是本实用新型的卧式圆筒型保温循环水箱的横断面示意图及浮球悬挂系统局部放大图。
结构图6是本实用新型安装在阳台上和窗台上的两种脚架的主要结构图。
参照图2，本实用新型由圆型部份——保温循环水箱和伸长条部份——太阳能集热器组成，其中(1)和(2)为本实用新型的主体结构，是由用同一组模具冲压金属薄板制成，将两块冲压成型物上、下对接即可得到附图2所示断面结构的热水器总成。(3)为分流板、(4)为集热板上的凹槽、(3)和(4)组成的(5)为集热排管上集管，(6)为预热排管下下集管，(7)为热水导流板，(8)为在(7)上开的热水缝，(9)为冷水导流板，(10)为聚苯乙烯发泡塑料保温层，并兼热水器的包装和外壳，(11)聚脂透明塑料或涤纶薄膜阳光入射窗口，(12)阳光入射角校准镜面，它是在聚脂透明塑料窗面垂直部份的中部，内、外粘贴一条反光铝薄构成。调整热水器阳光入射角时，只需同时看不到两条铝薄反射的太阳光，就可以保证热水器处于阳光正射状态。(13)为阳光方位角校准镜面，它是将两块反光铝薄分别贴在热水器两侧泡沫塑料壁上。左、右摆动热水器使其两面铝薄同时不反射太阳光，即可认为热水器对太阳的方位已经对正。(14)为泡沫浮球悬挂系统，(17)为浮球防横侧倾倒支架，(18)为浮球定向配重，(19)为导流热水器脚架的安装接口。
参照图3，为本实用新型的关键改进部份，它是由一块用非金属材料制成的绝热开缝双向导流板，它具有多方面的功能，其结构包括(3)分流板，(7)热水导流板，(8)热水缝，(9)冷水导流板。夹在上、下两块对接成型集热板之间的(3)分流板，其作用是将两块成型物上的(4)凹槽构成的棱型水管一分为二，使其分别起到(5)集热排管——上集管，以及(6)预热排管－－下集管的作用。(7)热水导流板向上伸入圆筒型保温水箱内，在它的中、上部开有若干条单向启闭的百叶窗式(8)热水缝，其作用是将被太阳热能加热的热水，按温度分层而有秩序的通过此缝输入保温热水箱中。并依靠其温差压力头，在上浮的同时推动比重较大的冷水，按圆周方向转动下降，最后被(9)冷水导流板截获，强制导入(6)预热排管－－下集管，再转入(5)集热排管－－上集管，以吸收太阳热能，完成自然循环，达到加热整箱冷水的目的。(7)热水导流板中，上部所开的(8)热水缝，另外两个功能是保证在低纬度，小倾角，低水位(2／3箱水左右容量)情况下，系统的温差循环也不致中断和阻止夜间保温水箱中的热水通过集热器反向循环散热。(7)热水导流板还能减少保温水箱中的热水在阳光入射窗口部份的辐射热损失。
参照图5，本实用新型(14)泡沫浮球悬挂系统。(15)管口向下的软管，是冷水进水管，热水出水管和控制阀门。(16)管口向上的软管联接部份，是保温循环水箱的溢水口与放气孔。当本实用新型放置地面集热，需将其中的热水提升到两米左右高度淋浴时，通过(16)管道，用一般的自行车打气筒加入适量压缩空气(≤0.5公斤／厘米2)即可将箱内热水提升排出，从这个意义上说，(16)也是加压气孔。(17)浮球防横侧倾倒支架，其功能是确保水位下降到浮球失去浮力时，不不致发生横侧倾倒，以确保热水放水口能将水箱中的全部余水通过(15)软管虹吸排出。(18)是浮球定向配重。
参照图6，(19)是本实用新型脚架接口。可以根据安装地点的环境条件和需要，配装多种脚架其一放置于地面和屋顶的，可配装万向圆轮脚架，以方便移动。其二固定在阳台栏杆上的，可配装有可调阳光入射角(10°－－45°)和方位角(±15°)的支架见(图6～1)。其三，需锁定在窗台上的，备有能进行入射角调整的挂架，见(图6～2)。其四，热水器下可作为简易淋浴室的亭式支架等等。
制造本实用新型需加工两种冲压模具(一套冲压上、下集热板－－蓄水箱组合板，另一套冲压两端圆型堵头)和一套保温层－－外壳，聚苯乙烯发泡塑料成型模，即可进行标准化的大批量生产。
本实用新型适用于南、北纬10°至45°区间的广大地区使用，而无需作任何改装，只需对正阳光方位角和入射角並将其锁定之后，放满水即可投入使用。在我国南起南沙群岛北至哈尔滨、乌鲁木齐一线，凡太阳能源丰富地带，都可适用。
本实用新型结构简单，紧凑、成本低、热效率高，适用范围广，无需特殊的安装和操作技术，不消耗任何其他常规能源，集热面积约一平方米，一天之内最多可生产37°～45°热水152公斤左右。
权利要求
1.一种由保温循环水箱与集热器整体有机组成的太阳能热水器，其特征在于a.集热器上、下两块槽板之间和保温循环水箱中，插有一块用非金属材料制成的绝热导流板(7)，在绝热导流板(7)伸入圆筒型保温循环水箱内上方的热水导流板的中、上部开有若干条单向启闭的导流热水缝(8)，伸向下方的是冷水导流板(9)。b.在保温循环水箱中有一泡沫浮球悬挂系统(14)，一根兼为冷水进水管和热水出水管的带阀门水管(15)，以及同时起到放气，溢流，加压排水的通道管口(16)，处于保温循环水箱两侧的两个管口，在内部通过两根软管同时悬挂在一个装有定向配重(18)和防横侧倾斜支架(17)的浮球之上。c.聚苯乙烯发泡塑料保温层(10)，也就是热水器的包装和外壳。d.由柔性透明薄膜构成了具有特定形状的太阳入射窗口(11)。e.在太阳入射窗口薄膜的垂直部份和两侧面保温层上，贴有用反光材料制成的阳光入射角校准镜面(12)和阳光方位角校准镜面(13)。
2.根据权利要求
1所述的太阳能热水器，其特征在于该实用新型可以根据需要简易地调整对太阳的方位角和(10°～45°内)调整阳光的入射角。
3.根据权利要求
1或2所述的太阳能热水器，其特征在于该实用新型可以根据实际安装条件，随意在安装接口(19)上配装固定在阳台 ，窗台 屋顶或平地，以及充做简易淋浴室等多种功能的支架。
专利摘要
一种外观为密封闷晒式的太阳能热水器，其内部装有一块导流板而成为一套功能齐备的自然(温差)循环热水系统。保温循环水箱中，五功能定向浮球综合悬挂系统和无级调整阳光入射角支架系统，使之突破了太阳能热水器及其支架必须根据当地纬度、方位进行设计、制造和安装的限制，而获得在全球阳光地带普遍适用的可能。从而实现了结构紧凑，整体性强，轻便，灵活，热效率高，适用范围广的目的。
文档编号F24J2/00GK86209684SQ86209684
公开日1987年12月23日 申请日期1986年11月28日
发明者涂济民 申请人:涂济民导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan