專利名稱：新一代金屬玻璃真空管太陽能熱水器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種真空管太陽能熱水器，特別是一種新一代金屬玻璃真空管太陽能熱水器，能為千家萬戶提供洗澡和生活洗滌用熱水、為空調和采暖提供熱水，有助于太陽能與建筑一體化。
市場上出售的全玻璃真空管太陽能熱水器，由于全玻璃真空集熱管口部與水箱內膽之孔用密封圈直接連接，因此從結構上帶來了嚴重缺點全玻璃真空集熱管耐冷、熱水沖擊性能較差，容易炸管；如果全玻璃真空集熱管意外破碎一支，水箱內冷、熱水會由此漏光，致使太陽能熱水器不能繼續運行；在-18℃到-50℃高寒地區的環境溫度下真空集熱管會凍裂；真空管內會產生水垢，沉積水銹，傳熱效果會逐漸衰退老化，熱效率不穩定。市場上出售的熱壓式熱管真空管熱水器造價高，內插式熱管真空管熱水器比真空管熱水器其熱效率降低，因管內有空氣和接觸間隙，產生熱阻。
本發明的目的是要提供一種新一代金屬玻璃真空管太陽能熱水器，其優點是不炸管，耐冷熱水沖擊；不凍裂，在-18℃到-50℃下真空集熱管不凍裂；不漏水，若真空集熱管意外破碎一支，水箱不漏水，熱水器繼續運行，安全可靠；管內不結水垢，不沉積水銹，熱效率穩定，不但能克服全玻璃真空管太陽能熱水器的四大缺點，而且能繼承全玻璃真空管熱水器的全部優點真空管涂層的太陽吸收率高；發射率小；真空絕熱；且熱效率比全玻璃真空管熱水器又有所提高，比內插式管內有空氣的熱管真空管熱水器的熱效率更高，比熱壓式熱管真空管太陽能熱水器的造價大幅度降低。
本發明是這樣實現的新一代金屬玻璃真空管太陽能熱水器是由水箱、真空集熱管、尾托、支架、反光板與尾座、防塵圈等主要零部件構成，其水箱是由內膽、外殼、保溫層等主要零部件組成，其結構特征是該熱水器裝有新一代金屬玻璃真空集熱管，它由傳熱元器件、全玻璃真空集熱管和連接套管組成，通過硅橡膠連接套管上孔與傳熱元器件外壁過盈配合而密封連接，連接套管的下孔與全玻璃真空集熱管口部外壁過盈配合而密封連接，連接套管其上部臺階外壁與內膽之孔過盈配合而密封連接，傳熱元器件是兩端封底，上端底部有注液嘴，管內抽真空后注有液態相變工質的金屬管——熱管，在全玻璃真空集熱管內腔裝有高沸點液態防凍傳熱介質，在其液面上留有且大于其沸點所對應的管內液態傳熱介質其容積熱膨脹所需空間，熱管蒸發段插入在全玻璃真空集熱管內腔其液態傳熱介質中，熱水器的水箱必須配制成全承壓頂水式，在水箱其下部有進水管接頭，其上部有出水管接頭，在進水管路上裝有手動上水閥，又并聯有上水用溫控電磁閥，在出水管路上裝有手動出水閥，又并聯有出水溫控電磁閥，在水箱內裝有鎂棒、溫度傳感器、溫控電器開關和電輔助加熱裝置，在熱水器其電路系統上還裝有溫度顯示器、指示燈和按扭開關，各個電器之間電連接。
下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
圖1是以熱管為傳熱元器件的第一種新一代金屬玻璃真空集熱管全承壓頂水式太陽能熱水器結構示意圖。
圖2是以第二種新一代金屬玻璃真空集熱管在大氣壓力下運行的頂水式太陽能熱水器結構示意圖。
圖3是以第三種新一代金屬玻璃真空集熱管太陽能熱水器縱向剖視圖。
圖4是以第四種新一代金屬玻璃真空集熱管太陽能熱水器局部剖視圖。
圖5是以第五種新一代金屬玻璃真空集熱管太陽能熱水器局部剖視圖。
圖6是熱管——真空明管組合式集熱管太陽能熱水器局部剖視圖。
圖7是新一代金屬玻璃真空管太陽能熱水器其電器系統連接圖。
這種新一代金屬玻璃真空管太陽能熱水器[1]是由水箱[12]、真空集熱管[4]、反光板[8]、尾托[2]、支架[6]、密封件[10]、防塵圈[9]、尾座等主要零部件組成，且水箱[12]是由內膽[14]、外殼[15]、保溫層[16]等主要零部件組成，其結構特征是該太陽能熱水器[1]裝有新一代金屬玻璃真空集熱管[4A]，它由傳熱元器件[18]、全玻璃真空集熱管[5]、連接套管[11]組成，通過硅橡膠連接套管[11A]的上孔與傳熱元器件[18]的外壁過盈配合而密封連接，連接套管[11A]的下孔與全玻璃真空集熱管[5]的口部外壁過盈配合而密封連接，連接套管[11]其上部臺階的外壁與內膽[14]之孔過盈配合而密封連接，傳熱元器件[18]是兩端封底，上端底部有注液嘴[17]，管內抽真空后注有液態相變工質的金屬管——熱管[18A]，注液嘴[17]注液后夾扁燒焊封閉，全玻璃真空集熱管[5]的內腔注有高沸點液態防凍傳熱介質，在其傳熱介質的液面上留有且大于其沸點或水的沸點所對應的管內液態傳熱介質其容積熱膨脹所需空間，傳熱元器件[18A]的吸熱段插入在全玻璃真空集熱管[5]內腔其高沸點液態防凍傳熱介質中，其水箱[12]必須是頂水式水箱[12]，在水箱[12]的下部有進水管接頭[21]，水箱[12]的上部有出水管接頭[20]，在進水管接頭[21]與自來水水源[32]之間，并聯有手動上水閥[31]與上水用溫控電磁閥[34]，出水管接頭[20]通過短管[22]、彎頭[23]、導管[24]與三通[25]連接，三通[25]的左孔通過短管、彎頭、與熱水溫控電磁閥[26]的進水口連接，熱水溫控電磁閥[26]的出水口與保溫貯水箱[28]的進水口通過導管連接，或對準水池[28]、三通[25]的右孔通過短管、彎頭和導管與手動熱水閥[27]的進水口連接，手動熱水閥[27]的出水口通過短管、三通、彎頭和導管與淋浴噴頭[29]的進水口連接，在淋浴噴頭[29]與自來水源[32]之間通過四通[33]短管、彎頭、三通連接有水溫手動調節閥[30]，在水箱[12]其內膽[14]里裝有鎂棒[13]、溫度傳感器[36]、溫控開關[37]，在太陽能熱水器[1]其電器系統內裝有溫度顯示器[38]、指示燈[39]和按扭開關[40]，各個電器之間電連接，所有電器均屬外購元件，并附有電連接圖。
這種太陽能熱水器除安裝有以熱管[18A]作為傳熱元器件[18]的第一種新一代金屬玻璃真空集熱管[4A]外，或裝有第二種新一代金屬玻璃真空集熱管[4B]，它由第二種傳熱元器件[18B]、全玻璃真空集熱管[5]和連接套管[11]組成，第二種傳熱元器件[18B]是兩端封底，上端底部有注液管[17]，管內通過注液嘴[17]注有高沸點液態防凍傳熱介質，在傳熱介質的液面上留有且大于其沸點所對應的管內液態傳熱介質其容積熱膨脹所需空間，注液嘴[17]注液后燒焊封閉，通過連接套管[11]的上孔與第二種傳熱元器件[18B]的外壁密封連接，連接套管[11]的下孔與全玻璃真空集熱管[5]的口部外壁密封連接，在全玻璃真空集熱管[5]內腔也注有高沸點液態防凍傳熱介質，在傳熱介質的液面上留有且大于其沸點所對應的管內液態傳熱介質其容積熱膨脹所需空間。
這種太陽能熱水除安裝有以熱管[18A]作為傳熱元器件的第一種新一代金屬玻璃真集熱管[4A]外，或裝有第三種新一代金屬玻璃真空集熱管[4C]，它由第三種傳熱元器件[18C]、全玻璃真空集熱管[5]、連接套管[11]組成，通過連接套管[11]的上孔與第三種傳熱元器件[18C]的外壁密封連接，連接套管[11]的下孔與全玻璃真空集熱管[5]的口部外壁密封連接，第三種傳熱元器件[18C]是上端封底，下端開口，上端底部有注液嘴[17]在金屬管[19]和全玻璃真空集熱管[5]的內腔通過注液嘴[17]注有高沸點液態防凍傳熱介質，在傳熱介質的液面上留有且大于其沸點所對應的管內液態傳熱介質其容積熱膨脹所需空間。
這種太陽能熱水器除安裝有以熱管作為傳熱元器件[18A]的第一種新一代金屬玻璃真空集熱管[4A]外，或裝有第四種新一代金屬玻璃真空集熱管[4D]，它由金屬棒[18D]、全玻璃真空集熱管[5]、連接套管[11]組成，通過連接套管[11]的上孔與金屬棒[18D]的外壁密封連接，連接套管[11]的下孔與全玻璃真空集熱管[5]的口部外壁密封連接，在全玻璃真空集熱管[5]其內腔注有高沸點液態防凍傳熱介質，在傳熱介質的液面上留有且于其沸點所對應的管內液態傳熱介質其容積熱膨脹所需空間，金屬棒[18D]的吸熱段插入在全玻璃真空集熱管[5]內腔其液態傳熱介質中。
這種太陽能熱水器除安裝有以熱管[18A]為傳熱元器[18]的第一種新一代金屬玻璃真空集熱管[4A]外，或裝有第五種新一代金屬玻璃真空集熱管[4E]它由第五種集熱元器件[18E]、全玻璃真空集熱管[5]、連接套管[11]組成，通過連接套管[11]的上孔與第五種傳熱元器件[18E]的外壁密封連接，連接套管[11]的下孔與全玻璃真空集熱管[5]的口部外壁密封連接，第五種傳熱元器件[18E]是兩端封底，上端底部有注液嘴[17]，管內安裝有固體粉末和細微顆粒，例如銅粉、鋁粉或石英沙等金屬或非金屬粉末，通過注液嘴[17]注有高沸點液態防凍傳熱介質以填補顆粒粉末之間的間隙，在其液面上留有管內最高溫度時液態傳熱介質容積熱膨脹所需空間，注液嘴[17]注液后燒焊封閉，在全玻璃真空集熱管[5]內注有高沸點液態防凍傳熱介質，第五種傳熱元器件[18E]的吸熱段插入在全玻璃真空集熱管[5]的內腔其高沸點液態傳熱防凍介質中。
以上所述高沸點液態防凍傳熱介質是指清潔水、蒸餾水、鹽水、甲醇、汽車防凍液或導熱油等液體、溶液或混合液體。
這種太陽能熱水器除裝有以熱管[18A]的第一種新一代金屬玻璃真空集熱管[4A]外，或裝有熱管與雙層透明真空管組合式真空集熱管[4F]，它由帶翼且外表面涂復有選擇性吸收涂層的熱管[18F]與雙層透明真空管[5B]和連接套管[11]組成，熱管[18F]插入在雙層透明真空管[5B]的內腔里，連接套管[11]的上孔與熱管[18F]的外壁密封連接，連套管[11]的下孔與全玻璃真空集熱管[5]的口部外壁密封連接。
這種太陽能熱水器其水箱[12]既可以做成全承壓(指承受自來水壓力4-12kg/cm3)頂水式水箱[12A]外，也可以做成在大氣壓力下運行的頂水式水箱[12B]，在水箱[12B]上裝有排空管[41]，始終與大氣連通，水箱[12B]其下部有進水管接頭[21]，其上部有出水管接頭[20]，且在太陽能熱水器[1]的出水管路上可省去出水溫控電磁閥[34]。
這種太陽能熱水器其傳熱元器件[18]、全玻璃真空集熱管[5]、既可以與水箱[12]其內膽[14]之孔通過連接套管[11]及密封件[10]使三者連接部位密封連接，或傳熱元器件[18]、全玻璃真空集熱管[5]與水箱[12]其外殼[15]之孔通過連接套管[11]及密封件[10]使三者連接部位密封連接。
這種太陽能熱水器其傳熱元器件[18]、全玻璃真空集熱管[5]、內膽[14]、和外殼[15]其連接部位的密封件[10]既可以采用大密封圈[10A]、小密封圈[10B]或硅橡膠連接套管[11A]過盈配合而密封連接，或在其連接部位焊有帶內螺紋的螺套[10C]和帶有外螺紋的螺套[10D]螺紋連接，并用芋麻絲或生料帶(膜)密封。
這種太陽能熱水器其傳元器件[18]、全玻璃真空集熱管[5]、內膽[14]和外殼[15]相互之間連接部位除通過密封件[10]做成可拆裝性連接外，或在其連接部位密封焊接或粘接，呈固定性連接。
這種太陽能熱水器可備有遮蓋全玻璃真空集熱管用帆布和支架，用以防止用戶長期外出時連續暴曬，還可根據氣象這預報，用來防止沙塵暴和＞25mm的冰暴襲擊，并有助于采用鈉鈣玻璃管，以降低玻管材料成本。
由于新一代金屬玻璃真空集熱管其內腔注有液態傳熱介質，為防止因用戶長期外出連續暴曬，全玻璃真空集熱管內有可能產生高壓蒸汽，其蒸汽壓力＞0.6MP引起真空集熱管炸裂。
為此本發明研究設計了多重保險措施及其裝置。
1.全玻璃真空集熱管內腔選用高沸點液態傳熱介質，例如水、蒸餾水、鹽水、導熱油、汽車防凍液、甲醇等液體、溶液或混合液體。
2.水箱設計為全承壓頂水式水箱。
3.在水箱內裝有溫度傳感器、溫控開關，在熱水器進水和出水管路上裝有同時進水與出水溫控電磁閥。
4.熱水器裝有水溫顯示器。
5.熱水器備有帆布和支架用以遮蓋全玻璃真空集熱管。
這種太陽能熱水器所安裝的新一代金屬玻璃真空集熱管[4]外購或引進其專利技術，其專利申請號為0010464.1這種太陽能熱水器所安裝的熱管與真空明管組合式真空集熱管外購或引進其專利技術，其專利號為ZL92111537.7這種太陽能熱水器所使用的由金屬連接套管[11B]下孔與全玻璃真空集熱管[5]的口部外壁用高溫粘接劑在火焰下烘接的帶管帽的真空集熱管[4]外購或引進其專利技術。
權利要求
1.一種由水箱[12]、真空集熱管[4]、反光板[8]、尾托[2]、支架[6]、密封件[10]、防塵圈[9]、尾座[3]等主要零部件組成的真空管太陽能熱水器，且水箱[12]是由內膽[14]、外殼[15]、保溫層[16]等主要零部件組成，其特征是太陽能熱水器[1]裝有新一代金屬玻璃真空集熱管[4]，它由傳熱元器件[18]、全玻璃真空集熱管[5]、連接套管[11]組成，通過硅橡膠連接套管[11A]的上孔與傳熱元器件[18]的外壁過盈配合而密封連接，連接套管[11A]的下孔與全玻璃真空集熱管[5]的口部外壁過盈配合而密封連接，連接套管[11A]的上部臺階的外壁與內膽[14]之孔過盈配合而密封連接，傳熱元器件[18]是兩端封底，上端底部有注液嘴[17]，管內抽真空后注有液態相變工質的金屬管——熱管[18A]，在全玻璃真空集熱管[5]的內腔注有高沸點液態防凍傳熱介質，在其傳熱介質的液面上留有且大于其沸點所對應的管內液態傳熱介質其容積熱膨脹時所需空間，熱管[18A]的蒸發段插入全玻璃真空集熱管[5]內腔其高沸點液態防凍傳熱介質中，水箱必須是頂水式水箱[12]，在水箱[12]的下部有進水管接頭[21]，水箱[12]的上部有出水管接頭[20]，在進水管接頭[21]與自來水水源[32]之間，并聯有手動上水閥[31]與上水用溫控電磁閥[34]，出水管接頭[20]通過短管[22]、彎頭[23]、導管[24]與三通[25]連接，三通[25]的左孔通過短管、彎頭、與熱水溫控電磁閥[26]的進水口連接，熱水溫控電磁閥[26]的出水口與保溫貯水箱[28]的進水口通過導管連接，或對準水池[28]、三通[25]的右孔通過短管、彎頭和導管與手動熱水閥[27]的進水口連接，手動熱水閥[27]的出水口通過短管、三通、彎頭和導管與淋浴噴頭[29]的進水口連接，在淋浴噴頭[29]與自來水源[32]之間通過四通[33]短管、彎頭、三通連接有水溫手動調節閥[30]，在水箱[12]其內膽[14]里裝有鎂棒[13]、溫度傳感器[36]、溫控開關[37]，在太陽能熱水器[1]其電器系統內裝有溫度顯示器[38]、指示燈[39]和按扭開關[40]，各個電器之間電連接。
2.根據權利要求1所規定的太陽能熱水器，其特征是熱水器[1]除裝有以熱管[18A]作為傳熱元器件[18]的第一種新一代金屬玻璃真空集熱管[4A]外，或裝有第二種金屬玻璃真空集熱管[4B]，它由第二種傳熱元器件[18B]、全玻璃真空集熱管[5]和連接套管[11]組成，第二種傳熱元器件[18B]是兩端封底，上端底部有注液管[17]，管內通過注液嘴[17]注有高沸點液態防凍傳熱介質，在傳熱介質的液面上留有且大于其沸點所對應的管內液態傳熱介質其容積熱膨脹所需空間，注液嘴[17]注液后燒焊封閉，通過連接套管[11]的上孔與第二種傳熱元器件[18B]的外壁密封連接，連接套管[11]的下孔與全玻璃真空集熱管[5]的口部外壁密封連接，在全玻璃真空集熱管[5]內腔注有高沸點液態防凍傳熱介質，在傳熱介質的液面上留有且大于其沸點所對應的管內液態傳熱介質其容積熱膨脹所需空間，第二種傳熱元器件[18B]插入在全玻璃真空集熱管[5]內腔其高沸點液態防凍傳熱介質中。
3.根據權利要求1所規定的太陽能熱水器，其特征是熱水器[1]除裝有以熱管[18A]作為傳熱元器件的第一種新一代金屬玻璃真集熱管[4A]外，或裝有第三種新一代金屬玻璃真空集熱管[4C]，它由第三種傳熱元器件[18C]、全玻璃真空集熱管[5]、連接套管[11]組成，通過連接套管[11]的上孔與第三種傳熱元器件[18C]的外壁密封連接，連接套管[11]的下孔與全玻璃真空集熱管[5]的口部外壁密封連接，第三種傳熱元器件[18C]是上端封底，下端開口，上端底部有注液嘴[17]，在金屬管[19]和全玻璃真空集熱管[5]的內腔通過注液嘴[17]注有高沸點液態防凍傳熱介質，在傳熱介質的液面上留有且大于其沸點所對應的管內液態傳熱介質其容積熱膨脹所需空間。
4.根據權利要求1所規定的太陽能熱水器，其特征是熱水器[1]除裝有以熱管作為傳熱元器件[18]的第一種新一代金屬玻璃真空集熱管[4A]外，或裝有第四種新一代金屬玻璃真空集熱管[4D]，它由金屬棒[18D]、全玻璃真空集熱管[5]、連接套管[11]組成，通過連接套管[11]的上孔與金屬棒[18D]的外壁密封連接，連接套管[11]的下孔與全玻璃真空集熱管[5]的口部外壁密封連接，在全玻璃真空集熱管[5]其內腔注有高沸點液態防凍傳熱介質，在傳熱介質的液面上留有且于其沸點所對應的管內液態傳熱介質其容積熱膨脹所需空間，金屬棒[18D]的吸熱段插入在全玻璃真空集熱管[5]內腔其液態傳熱介質中。
5.根據權利要求1所規定的太陽能熱水器，其特征是熱水器[1]除裝有以熱管[18A]為傳熱元器[18]的第一種新一代金屬玻璃真空集熱管[4A]外，或裝有第五種新一代金屬玻璃真空集熱管[4E]，它由第五種集熱元器件[18E]、全玻璃真空集熱管[5]、連接套管[11]組成，通過連接套管[11]的上孔與第五種傳熱元器件[18E]的外壁密封連接，連接套管[11]的下孔與全玻璃真空集熱管[5]的口部外壁密封連接，第五種傳熱元器件[18E]是兩端封底，上端底部有注液嘴[17]，管內安裝有固體粉末和細微顆粒，通過注液嘴[17]注有高沸點液態防凍傳熱介質，在其液面上留有管內其沸點所對應的液態傳熱介質其容積熱膨脹所需空間，注液嘴[17]注液后燒焊封閉，在全玻璃真空集熱管[5]內注有高沸點液態防凍傳熱介質，第五種傳熱元器件[18E]的吸熱段插入在全玻璃真空集熱管[5]的內腔其高沸點液態傳熱防凍介質中。
6.根據權利要求1所規定的太陽能熱水器，其特征是熱水器[1]除裝有以熱管[18A]作為傳熱元器件的第一種新一代金屬玻璃真空集熱管[4A]外，或裝有熱管與雙層透明真空管組合式真空集熱管[4F]，它由帶翼且外表面涂復有選擇性吸收涂層的熱管[18F]與雙層透明真空管[5B]和連接套管[11]組成，熱管[18F]插入在雙層透明真空管[5B]的內腔里，連接套管[11]的上孔與熱管[18F]的外壁密封連接，連套管[11]的下孔與全玻璃真空集熱管[5]的口部外壁密封連接。
7.根據權利要求1、2、3、4、5或6所規定的太陽能熱水器，其特征是水箱[12]既可以做成全承壓頂水式水箱[12A]外，也可以做成在大氣壓力下運行的頂水式水箱[12B]，在水箱[12B]上部裝有排空管[41]，始終與大氣連通，水箱[12B]其下部有進水管接頭[21]，其上部有出水管接頭[20]，且在太陽能熱水器[1]的出水管路上可省去出水溫控電磁閥[34]和儲水箱[28]。
8.根據權利要求1、2、3、4、5、6或7所規定的太陽能熱水器，其特征是傳熱元器件[18]、全玻璃真空集熱管[5]、既可以與水箱[12]其內膽[14]之孔通過連接套管[11]及密封件[10]使三者連接部位密封連接，或傳熱元器件[18]、全玻璃真空集熱管[5]與水箱[12]其外殼[15]之孔通過連接套管[11]及密封件[10]使三者連接部位密封連接。
9.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7或8所規定的太陽能熱水器，其特征是傳熱元器件[18]、全玻璃真空集熱管[5]、內膽[14]、和外殼[15]其連接部位的密封件[10]既可以采用大密封圈[10A]、小密封圈[10B]或硅橡膠連接套管[11A]過盈配合而密封連接，或在其連接部位焊有帶內螺紋的螺套[10C]和帶有外螺紋的螺套[10D]螺紋連接，并用芋麻絲密封。
10.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所規定的太陽能熱水器，其特征是傳熱元器件[18]、全玻璃真空集熱管[5]、內膽[14]和外殼[15]相互之間連接部位除通過密封件[10]做成可拆裝性連接外，或在其連接部位密封焊接或粘接，呈固定性連接。
全文摘要
本發明公開了新一代金屬玻璃真空管太陽能熱水器,能為用戶提供洗澡、洗滌用熱水。它由水箱、真空集熱管、尾托和支架等零部件組成,其特征是熱水器裝有新一代金屬玻璃真空集熱管,它由熱管、全玻璃真空集熱管和連接套管組成,金屬連接套管下孔與全玻璃真空集熱管口部外壁用耐250℃的粘接劑在高溫下烘接并密封,其上孔與熱管外壁密封連接,水箱是全承壓頂水式,并裝有溫控電磁閥,其優點是不炸管、不凍裂、不漏水,管內不結水垢,熱效率和功能比真空管熱水器先進。
文檔編號F24J2/05GK1369674SQ01103950
公開日2002年9月18日 申請日期2001年2月16日 優先權日2001年2月16日
發明者羅桂榮 申請人:羅桂榮