專利名稱：聚光式太陽能熱水器的制作方法
聚光式太陽能熱水器
本發(fā)明屬于太陽能熱水器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
黃明太陽能熱水器。聚光式太陽能熱水器，改變了采光方式，把太陽能熱水器，設(shè)計成有循環(huán)回路的工作系統(tǒng)，可以改變安裝方式，把采光機構(gòu)安裝在室外，熱水箱安裝在室內(nèi)。采光機構(gòu)，可以采用墻面安裝，使高層建筑的上下層都有共同的安裝條件。設(shè)計構(gòu)思聚光式太陽能熱水器，有兩部分組成，室外的采光機構(gòu)與室內(nèi)的熱水箱。采光機構(gòu)利用真空保溫集光管與太陽交換熱量；熱水箱利用熱水箱內(nèi)的熱交換器與水交換熱量。利用管道把真空保溫集光管與熱交換器連接在一起，以形成了工作回路，在管道內(nèi)放入傳熱介質(zhì)，可以在工作系統(tǒng)中輸送熱能。傳熱介質(zhì)在系統(tǒng)里循環(huán)把采光機構(gòu)采集的陽光熱能。輸送到熱交換器與水交換熱量。(圖1圖2)技術(shù)方案1，傳熱介質(zhì)采用棉子油，因棉子油是液體可流動。載熱溫度高，2，采光機構(gòu)的技術(shù)方案。設(shè)計的構(gòu)思采光機構(gòu)，是采集陽光熱能的熱交換機構(gòu)。 集光管是與太陽交換熱量的熱交換件，要使集光管能達(dá)到更高的熱量，采用旋轉(zhuǎn)拋物面反射器聚光(聚光器)。聚光的方式為，拋物線的焦點是集光管，聚光為一條線。為使陽光從早到晚都能聚集在集光管上，使聚光器能跟著太陽旋轉(zhuǎn)。要有太陽跟蹤機構(gòu)。聚光器能自動正反旋轉(zhuǎn)。使聚光器早晨向東方傾斜45度，跟蹤太陽到傍晚向西方傾斜45度。集光管的設(shè)計通過旋轉(zhuǎn)拋物面的反射聚光，集光管會很快升溫到幾百度。集光管暴露在自然界中與自然界溫差幾百度。集光管會產(chǎn)生反輻射。因反輻射使溫度下降，集光管就采集不到高溫?zé)崮?。為使讓集光管能采集高溫?zé)崮茌斔偷绞覂?nèi)。就要對集光管采取保溫處理。采用的技術(shù)方案是集光心管(圖3，圖4)與玻璃真空管(圖5，圖6)相套。在兩管之間的空間開口處密封，抽真空后注入氬氣(圖7，圖8)。但這里氬氣的作用不但有保溫性能，而重要的是保護(hù)玻璃真空管內(nèi)層玻璃，不會被集光心管的反輻射，而使內(nèi)層玻璃升溫過高被破壞的作用。集光管的出進(jìn)管口，與室內(nèi)的熱交換器連接，以產(chǎn)生工作回路。(圖1， 圖2)聚光器的設(shè)計聚光器的作用是把拋物線的反射陽光聚集在集光管上，能根著太陽旋轉(zhuǎn)。設(shè)計方案是，先加工一個聚光器支架(圖11，圖1 。再用空心軸承(圖9，圖10) 把聚光器(圖13，圖14)與聚光器支架連接。聚光器就可以在聚光器支架上做旋轉(zhuǎn)，集光管從空心軸承內(nèi)穿過。集光管就成為聚光器的焦點。聚光器以集光管為軸心旋轉(zhuǎn)。聚光器反射的陽光成一條線被集光管吸收。(圖15，圖16)太陽跟蹤機構(gòu)的設(shè)計太陽跟蹤機構(gòu)是由變速器(圖17，圖18，圖19)與月牙齒 (圖20，圖21)，螺旋輪(圖22，圖23)等組成。變速器的電動機轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)，每日工作 10小時總轉(zhuǎn)速為864000轉(zhuǎn)。設(shè)計為三級傳動裝置。第一級為蝸輪傳動，轉(zhuǎn)比為144 1轉(zhuǎn) 第二級為蝸輪傳動，轉(zhuǎn)比為60 1轉(zhuǎn)。兩級總轉(zhuǎn)比為8640 1轉(zhuǎn)。變速器輸出軸為6分鐘1轉(zhuǎn)，每日100轉(zhuǎn)。聚光器向東傾斜45度旋轉(zhuǎn)到向西傾斜45度正好是100齒。與變速器輸出嚙合。因聚光器夜晚要返回向東方傾斜45度，變速器采用蝸輪減速，不能反向旋轉(zhuǎn)。 所以第三級傳動采用錐齒輪，做變向傳動(惰輪)。使輸出軸能正反旋轉(zhuǎn)。月牙齒安裝在聚
3光器的底部與螺旋輪嚙合，螺旋輪通過錐齒輪與變速器輸出軸上的錐齒輪嚙合，(圖24)變速器安裝在聚光器支架上。變速器減速后輸出軸上的錐齒輪，經(jīng)螺旋輪與月牙齒的傳動，使聚光器能做緩慢的來回旋轉(zhuǎn)。聚光器能滿足跟蹤太陽的正常工作。所以聚光器早晚能向東西傾斜45度。自動變向撥叉的設(shè)計自動變向撥叉(圖27，圖觀)，是有上下跳板組，跳板組有曲柄，跳板，拉簧，支架等組成跳板組。上跳板組安裝在變速器的上蓋上，下跳板組安裝在變速器內(nèi)，用連桿連接，下跳板組的曲柄與撥叉連接，撥叉與錐齒輪連接管連接。錐齒輪z5與z6 連接在錐齒輪連接管兩頭，撥叉穿過導(dǎo)向桿，能平行移動。撥叉移動時帶動錐齒輪z5與z6 移動，錐齒輪z5離開錐齒輪27，錐齒輪z6與錐齒輪27嚙合變速器輸出軸反向旋轉(zhuǎn)。聚光器也反向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)聚光器旋轉(zhuǎn)到45度時，聚光器上左右安裝了撥桿，左撥桿會推動上跳板組的曲柄，使曲柄移動，移動到一定的位置，上跳板組在拉簧的拉動下跳動。跳板移動了位置。因上下跳板組的跳板，有連桿連接，帶動下跳板組的跳板移動，下跳板組在拉簧的拉動下也跳動。帶動撥叉平移。使錐齒輪z6離開錐齒輪z7，錐齒輪z5與錐齒輪z7嚙合。聚光器又反向旋轉(zhuǎn)，此時，定時器斷開電動機電源兩小時，兩小時后電動機通電，聚光器又開始旋轉(zhuǎn)。聚光器旋轉(zhuǎn)到45度時，聚光器上安裝的右撥桿推動上跳板組的曲柄移動。重復(fù)以上動作。方向相反。撥叉的使用條件是靠聚光器上的撥桿推動上跳板組的曲柄移動實現(xiàn)自動變向的。安裝支架的設(shè)計采光機構(gòu)設(shè)計了兩種安裝形式，一種是墻面安裝，使用安裝架 (圖25，圖26)和連桿(圖四，圖30)與聚光器支架組合構(gòu)成墻面安裝支架。(圖35)安裝在向南的墻面上。墻面安裝主要是對高層建筑的使用，高層建筑的樓上與樓下各層都有共同的安裝條件。一種是屋面安裝，使用前腿(圖31，圖32)和后腿(圖33，圖34)與聚光器支架組合構(gòu)成屋面支架。(圖1 屋面支架，可以安裝在屋面，平臺，與地面等地方。屋面安裝主要是對農(nóng)村的零散房屋的使用。3熱水箱的設(shè)計。設(shè)計的構(gòu)思水箱是使用的熱水源，采光機構(gòu)，采集的熱能有傳熱介質(zhì)輸送到熱交換器與水交換熱量，熱交換器安裝在水箱內(nèi)。水箱又成為儲熱器，所以水箱要采取保溫處理。水箱的保溫方法，不用保溫材料保溫，開拓真空保溫法保溫。利用真空不傳熱的物理性能保溫，以提高保溫性能。水箱的技術(shù)方案真空保溫法的設(shè)計為了提高保溫性能，不用保溫材料保溫，利用真空不傳熱的物理性能保溫。具體方法是，①水箱加工成雙層圓形套箱，套箱兩板壁之間形成了一個空間， 在空間內(nèi)放入加強網(wǎng)，(圖36，圖37)來增強內(nèi)外板壁的強度，使內(nèi)外板壁在抽真空時不會變形。密封兩壁之間的空間。抽真空后成了真空保溫層，箱內(nèi)安裝熱交換器與水交換熱量， 水被加熱儲存?zhèn)溆谩＂谶B接真空保溫集光管與熱交換器的系統(tǒng)管道的保溫，是在輸送傳熱介質(zhì)的系統(tǒng)管道上，再套上一根比原系統(tǒng)管道粗20毫米以上的金屬管道，就形成了一個套管空間，在套管空間拐彎處或100至200毫米處放入定位環(huán)(圖38，圖39)使套管與原系統(tǒng)管道在拐彎時保持平行，做系統(tǒng)回路管道。使太陽能熱水器在輸送熱能時，傳熱介質(zhì)處于決熱。③室外連接采光機構(gòu)的系統(tǒng)管道過長時，可以不用真空保溫系統(tǒng)管道，另行加工雙層套管，在兩管壁之間的空間放入加強網(wǎng)密封(圖36，圖37)密封夾層抽成真空，成了真空保溫管(圖40，圖41)，可以套在過長的系統(tǒng)管道上保溫。
水箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用臥式圓形水箱。設(shè)計兩個水室，一個冷水室，一個熱水室。 熱水室采用真空保溫法，對水箱保溫，(圖42，圖43，圖44)熱水室內(nèi)安裝著熱交換器(圖 45，圖46，圖47)。采用真空保溫系統(tǒng)管道(圖38)與真空保溫集光管(圖7)連接。傳熱介質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)與水隔離循環(huán)，對水加熱。與水交換熱量后返回真空保溫集光管再循環(huán)。(圖 1，圖幻熱水出孔在水箱的低部。用耐熱管道連通廚房與衛(wèi)生間。熱水室與冷水室相鄰的箱壁上下各有一個平衡小孔。保持兩室水平衡，冷水室安裝著浮球閥(圖51)采取內(nèi)平衡浮球閥自動上水。(圖48，圖50)內(nèi)平衡浮球閥的設(shè)計浮球閥(圖51)主要有進(jìn)水管，閥頭。閥門，浮球等構(gòu)成浮球閥安裝在冷水室。能自動上水，冷水室與熱水室相鄰的箱壁上下各有內(nèi)平衡孔連通兩室 (圖42，圖48)。下平衡孔使兩室保持水平衡，上平衡孔，使兩室氣壓平衡，修理蓋保持兩室與大自然氣壓平衡，使用熱水與上水都不會有阻力。上水時，水經(jīng)浮球閥進(jìn)入冷水室，經(jīng)下平衡孔進(jìn)入熱水室，熱水室里的空氣被擠壓，經(jīng)上平衡孔進(jìn)入冷水室，冷水室經(jīng)修理蓋排入箱外。使用熱水空氣流向相反。內(nèi)平衡浮球閥把冷熱水分為兩室存放，熱水隋用隋放，熱水減少，冷水補充。冷水室浮球閥自動上水。不用人工上水，只管使用。聚光式太陽能熱水器的采光機構(gòu)安裝在向南的墻面上，把真空保溫水箱安裝在廚房或衛(wèi)生間的墻壁上。用真空保溫系統(tǒng)管道連接真空保溫集光管與熱交換器。水箱里的熱水采用真空保溫法保溫。使儲存?zhèn)溆玫臒崴c熱能的輸送都在熱封閉之中，處于決熱。使采集的陽光熱能全部用于加熱水，提高了水的溫度，延長了保溫的時間。上水采用了內(nèi)平衡浮球閥自動上水，不用人工管理。只管使用。水箱安裝在室內(nèi)，室外沒有上水管，冬季不會上凍，一年四季用熱水方便。放熱水管道短，方下來的水就是熱水，能節(jié)約用水。說明書


圖1 聚光式熱水器被動式自然循環(huán)圖。圖2 聚光式熱水器主動式循環(huán)圖。圖3:集光心管主視圖。圖4:集光心管左視圖。圖5 玻璃真空管主視圖。圖6 玻璃真空管左視圖。圖7 真空集保溫光管主視圖。圖8 真空集保溫光管左視圖。圖9 空心軸承主視圖。圖10:空心軸承左視圖。圖11 聚光器支架主視圖。圖12 聚光器支架左視圖。圖13:聚光器主視圖。圖14:聚光器左視圖。圖15 采光機構(gòu)室面支架主視圖。圖16 采光機構(gòu)室面支架A-向視圖。圖17:變速器主視圖。圖18:變速器左視圖。
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圖19:變速器俯視圖。圖20:月牙齒圖。圖21 :月牙齒齒形放大圖。圖22:螺旋輪主視圖。圖23:螺旋輪左視圖。圖M 太陽跟蹤機構(gòu)傳動圖。圖25:安裝架主視圖。圖沈安裝架左視圖。圖27 自動變向撥叉右撥桿推動上曲柄的傳動圖。圖觀自動變向撥叉左撥桿推動上曲柄的傳動圖。圖四連桿主視圖。圖30:連桿俯視圖。圖31:前腿主視圖。圖32:前腿俯視圖。圖33:后腿主視圖。圖；34:后腿左視圖。圖35 采光機構(gòu)墻面支架安裝圖。圖36 真空保溫管加強網(wǎng)主視圖。圖37 真空保溫管加強網(wǎng)展開圖。圖38 真空保溫系統(tǒng)管道圖。圖39 真空保溫系統(tǒng)管道的定位環(huán)圖。圖40 真空保溫管主視圖。圖41 真空保溫管左視圖。圖42 聚光式熱水器箱體主視圖。圖43 聚光式熱水器熱水室圖。圖44 聚光式熱水器冷水室圖。圖45 聚光式熱水器熱交換器主視圖。圖46 聚光式熱水器熱交換器A-向視圖。圖47 聚光式熱水器熱交換器左視圖。圖48 聚光式熱水器結(jié)構(gòu)圖。圖49 聚光式熱水器熱水室結(jié)構(gòu)圖。圖50 聚光式熱水器冷水室結(jié)構(gòu)圖。圖51:浮球閥圖。
權(quán)利要求
1.聚光式太陽能熱水器設(shè)計為室外與室內(nèi)兩部分組成。室外為采光機構(gòu)，有集光管， 聚光器，聚光器支架與太陽跟蹤機構(gòu)等組成。太陽跟蹤機構(gòu)，有月牙齒，螺旋輪，變速器等組成。變速器設(shè)計了自動變向機構(gòu)，能自動完成聚光器早晨向東方傾斜45度，跟蹤太陽到傍晚向西方傾斜45度。室內(nèi)為真空保溫水箱，水箱分為熱水室與冷水室，設(shè)計為內(nèi)平衡浮球閥自動上水，把冷熱水，分為兩室儲放，用內(nèi)平衡孔連通兩室。使用熱水與自動上水都不會有阻力。冷水室安裝著浮球閥自動上水，熱水室安裝著熱交換器對水加熱。熱交換器與集光管，利用真空保溫系統(tǒng)管道連接，以形成了工作回路系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)加入棉子油做傳熱介質(zhì)。把集光管采集的陽光熱能輸送到熱交換器與水隔離循環(huán)，對水加熱。聚光式太陽能熱水器的保溫，不用傳統(tǒng)的保溫材料保溫，開拓真空不傳熱的物理性能保溫，真空保溫法。對輸送熱能的管道與熱水箱進(jìn)行保溫，使聚光式太陽能熱水器在熱封閉中工作，提高了水的溫度，延長了保溫時間。有效的提高保溫性能。設(shè)計了兩種安裝法，其中的墻面安裝法，解決了高層建筑的上下層之間的安裝。聚光式太陽能熱水器，其特征在于，①采用了分體式的安裝，采光機構(gòu)安裝在室外，真空保溫水箱安裝在室內(nèi)，室外沒有上水管，凍季不會上凍，一年四季可用。延長使用時間。上水管道短，放下來的水就是熱水。能節(jié)約用水。②采用了內(nèi)平衡浮球閥自動上水，使用熱水與自動上水，都不會有阻力。冷熱水分為兩室儲放，有效的對熱水部分保溫。對熱水只管使用，不考慮上水，使用方便。
2.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，其特征在于使用了真空保溫法，使正個產(chǎn)品都處在熱封閉中工作。提高了水的溫度，延長了保溫時間，有效的提高了保溫性能。
3.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，其特征在于，設(shè)計了兩種安裝方案。其中的墻面安裝解決了高層建筑的上下層的安裝問題。
4.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，其特征在于，變速器設(shè)計了自動變向機構(gòu)，使聚光器能自動跟蹤太陽，不需要人工管理采光機構(gòu)。減少使用麻煩。
全文摘要
本發(fā)明屬于太陽能熱水器領(lǐng)域。設(shè)計了采光機構(gòu)；有真空保溫集光管，聚光器，太陽跟蹤機構(gòu)等組成。真空保溫水箱；水箱內(nèi)分為冷水室與熱水室，熱水室安裝著熱交換器能與水交換熱量，泠水室安裝著浮球閥能自動上水。與真空保溫系統(tǒng)管道；把采光機構(gòu)安裝在向南的墻面上或平臺上，把真空保溫水箱安裝在衛(wèi)生間或廚房，利用真空保溫系統(tǒng)管道連接集光管與熱交換器。形成了工作回路系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)裝入棉子油做傳熱介質(zhì)?？梢园巡晒鈾C構(gòu)采集的陽光熱能輸送到熱交換器與水隔離循環(huán)對水加熱。聚光式太陽能熱水器，開拓了真空保溫法對熱水箱與管道保溫，有效的提高了保溫性能。設(shè)計了墻面安裝法，使高層建筑的上下層都有共同的安裝條件。
文檔編號F24J2/46GK102207340SQ20111012443
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月8日
發(fā)明者張其明 申請人:張其明