專利名稱:太陽能熱水裝置的制作方法
本發(fā)明是針對利用太陽能加熱家庭用或商業(yè)用水的裝置。該裝置包含一個(gè)由塑料薄膜制成的容器，一個(gè)具有前置進(jìn)水閥門的冷水進(jìn)口和一個(gè)放水口;容器的頂部是透明的而它的底部為深色。
這一類的裝置可以從美國專利3，052，228中找到。在該已公開的裝置中，水面可以用一調(diào)節(jié)器手動(dòng)調(diào)節(jié)。在其出口處只要裝一自來水龍頭，就可使容器中的被加熱了的水在重力作用下排空。
該已公開的裝置可適用于一定的用途，如野營。然而，它不適于滿足住戶的用水系統(tǒng)對大量熱水的需求，因而它不能作為常規(guī)熱水系統(tǒng)的一個(gè)真正的代替者。
因此，本發(fā)明的目的是對上面所介紹的裝置作一補(bǔ)充使它能滿足商業(yè)的需求并滿足運(yùn)行可靠，效率高及與現(xiàn)有系統(tǒng)相匹配等要求。
該目的可由下述方法來實(shí)現(xiàn)，即在出口處后面加一泵和一止回閥，而進(jìn)口閥是電磁驅(qū)動(dòng)的，與進(jìn)口閥相連接的是一個(gè)測量水溫的敏感元件和將水溫調(diào)到所要求溫度的調(diào)節(jié)器。入射的太陽光強(qiáng)度愈大，則從進(jìn)口閥進(jìn)入容器的冷水也愈多。
按本發(fā)明來實(shí)施，就可在所要求的溫度下供水，特別是在陽光很弱時(shí)，在較大量的水已排放之后無需很長時(shí)間，就可重新獲得所要求的溫度的水。按照本發(fā)明，泵置于出口側(cè)，與止回閥相連，還可向有壓力的熱水網(wǎng)供水。于是，按本發(fā)明所提出的裝置，在當(dāng)?shù)貧夂驐l件下，具備一適當(dāng)?shù)娜萘浚涂蛇m用于供應(yīng)沖洗車輛和旅館-餐廳等場合的部分或全部熱水需求。
按照本發(fā)明，還可提供這樣的設(shè)施，即，出水管是一根通到容器內(nèi)部的軟管，它的自由端以這樣的方式與浮子相連接，以使該軟管的管口始終保持正好在容器水面之下。結(jié)果，水只能從水面附近處排出。因?yàn)檩^較熱的水的密度較小，按容器中的水的溫度分布，表面附近的水比底部的水要熱。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在容器內(nèi)部安置了一根通氣軟管，直通到容器外部，且有很好的密封性，軟管的自由端以這樣的方式與一浮子相連，以致使它的端口始終保持高出容器內(nèi)的水表面，于是，確保了可靠的排氣，避免了壓力過高，而且若薄膜容器壁承受壓力時(shí)，水也不致溢出。還可以防止水垢沉積，因?yàn)樗缚上魅跞萜鞅∧さ耐该鞫取?br>容器的兩端最好做成剛性的扁平板狀，且備有固定塑料薄膜的機(jī)構(gòu)。可以把諸如配電盤或類似的許多東西，附裝在端板上。同時(shí)，用這類端板可將成盤的塑料薄膜管做成具有任意長度的容器。固定機(jī)構(gòu)可很方便地用塑料做成壓條式，實(shí)現(xiàn)對塑料薄膜管的固定而且做到不漏水。
再則，容器的進(jìn)、出口的開口包含在端板中，呈水平縫槽形狀。由于獲得了一種以層流占優(yōu)勢的流動(dòng)模式，當(dāng)水流入，流出容器時(shí)，容器內(nèi)的溫度分層不會(huì)受到干擾，而這種溫度分層正是本發(fā)明所要利用的。
作為一種特殊的優(yōu)點(diǎn)，在其中一個(gè)端板上設(shè)置了一種限定注水水位的開關(guān)，一達(dá)到最大充水水位，即切斷冷水的注入。
為了阻止自容器的輻射熱損失和避免由風(fēng)引起的冷卻，可為容器再加一層能透過紫外線的蓋罩。由于紫外線的透過，不僅是最佳的利用了入射陽光中可獲得的能量，而且該紫外光進(jìn)入水中起到殺菌的效果，故待用的水在很大程度上是消了毒的。
蓋罩可以做成多層透明薄膜以防止對流以及隨之而引起的冷卻，它決于地理位置和所在地的氣候條件。特別是用這種多層蓋罩設(shè)施時(shí)，蓋罩的薄膜要用一框架繃緊。
蓋罩的另一個(gè)可能實(shí)施方式是讓它成為自身支撐;也就是，蓋罩是自成體系的整體，而且由泵吹脹。在這種情況下，適時(shí)地停泵，蓋層就可以浮在容器之上。倘若該按本發(fā)明做成的裝置是用于熱泵的吸熱器，那是很適宜的。
用鈷蘭色作為薄膜管深色的底不僅美觀，而且還能得到很好的吸收性能。
按本發(fā)明的構(gòu)造，有可能在容器的內(nèi)壁設(shè)置沿著高出水面的容器壁通向外面的槽道。這些槽道能收集凝結(jié)水。這種高純度水可被排出供多種需要。在該裝置中，以將空氣吹入容器或者說將容器制成自支撐形態(tài)，再和適當(dāng)?shù)囊好婵刂葡嘟Y(jié)合，就可保證在水面上始終保持著一充足的空氣層。
按本發(fā)明，該裝置包括各種水力元件，電氣開關(guān)和調(diào)節(jié)、顯示設(shè)施。把開路閉路控制器用在太陽能集熱器上以提供熱水，要懂得必須考慮技術(shù)不發(fā)達(dá)國家的情況。這意味著裝配與維修必須容易實(shí)現(xiàn)，而且要為予防惡劣環(huán)境，如高熱，提供保護(hù)措施。
按本發(fā)明所述，提供了一個(gè)開閉路控制器，該控制器的箱體由兩塊注塑成形的殼體組成，殼體上有互相補(bǔ)足的由制模形成的凹座，當(dāng)兩殼體合攏時(shí)，在一些凹座中安放不同功能的器件，如閥門、泵和類似的東西，其余凹座則在它們之間形成流體通道。
按照本發(fā)明，實(shí)施該裝置可以做到快速、簡單、無誤、經(jīng)濟(jì)地組裝，因?yàn)槌讼潴w的外殼，沒有必須提供的內(nèi)部固定的手段，而且沒有需用螺釘、夾具或類似的東西的接頭。各個(gè)組件的位置由凹座自動(dòng)地定位，因而它可由沒有專門技術(shù)的人進(jìn)行組裝。最后，根本不需提供管接頭，因?yàn)榱鞯腊跉んw本身之內(nèi)。
按本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)的另一個(gè)根本性的優(yōu)點(diǎn)是上述兩塊外殼，每塊是一整塊，均很堅(jiān)固而且相應(yīng)地可對裝在它們的里面的部件起到防沖擊的作用。另外還有隔熱作用，從而防止裝在里面的電器件受到強(qiáng)烈的陽光和曝曬。最后，這種開閉路控制器結(jié)構(gòu)上可做到非常緊湊和節(jié)省空間，而且所有的基本元件可裝在同一個(gè)箱體內(nèi)保護(hù)起來。
在殼體間，沿著模塑成形的凹槽可很方便地鑲嵌密封條，從而獲得對流體通道的可靠密封。
除了上述方法外，還可用在對應(yīng)凹座位置上開口的密封隔板插在兩殼體之間。
最后，按本發(fā)明還可提出在凹座的兩端設(shè)置環(huán)形槽為使密封插片以直角插入殼體的分界面。這些密封可用于完成對放入凹座中的部件如泵或閥門之間的密封連接。
本發(fā)明的更深入的特征，優(yōu)點(diǎn)及詳細(xì)內(nèi)容可參看圖示的實(shí)施例的描述。
圖1是本發(fā)明所述的裝置的以流程次序畫出的側(cè)視簡圖;
圖2是表示溫度隨時(shí)間和排放水的變化過程圖;
圖3是按本發(fā)明所述的裝置的容器的剖視簡圖，它具有排水和放氣設(shè)施;
圖4是按本發(fā)明所述為容器而設(shè)的一個(gè)端板從外面看的視圖;
圖5是與圖4相對應(yīng)，從里面看的視圖;
圖6是圖4沿C-D線的剖視圖;
圖8是本發(fā)明所述裝置的蓋罩的截面示意圖;
圖9是圖8中X部位的局部放大;
圖10示出根據(jù)圖8所示蓋罩用于較長容器時(shí)的示例;
圖11-13按本發(fā)明所述的裝置中用的開閉路控制器的局部剖視。
在圖1中的裝置包括容器1，它由筒狀薄膜或薄膜管2構(gòu)成，管口3和4由相應(yīng)的端板5和6封住。
過濾器9置于供水管7上，冷水沿箭頭8方向流入，過濾器后面裝有兩個(gè)電磁閥10和11。閥11由限流開關(guān)13(在圖中未作詳細(xì)示出)根據(jù)水位測定儀12來進(jìn)行控制，使不超過最大充裝水位。
閥10是按開閉路控制器14來驅(qū)動(dòng)，該控制器與水溫調(diào)節(jié)器15，瞬時(shí)入射太陽光強(qiáng)度計(jì)16相聯(lián)，起如下的作用不管由閥11所確定的最大注水量是多少，注水量還是要測量，瞬時(shí)進(jìn)水溫度愈低或要求供水溫度愈高，則注水量將愈少。在容器1中，任何時(shí)刻的實(shí)際溫度17由敏感元件18檢測，它與開閉路控制器相連接。因?yàn)樵摐囟葘?shí)際上與入射陽光的累計(jì)值相對應(yīng)，所以最簡單的方式是根據(jù)該溫度值調(diào)整注入水量。
在端板6的后面是裝有泵20和止回閥21的出水管路19。將泵20或止回閥21與注入水量調(diào)節(jié)裝置相結(jié)合，就有可能發(fā)揮使用按本發(fā)明所述的裝置為大用戶供水的優(yōu)越性，如沖洗汽車，供應(yīng)旅館和類似的用戶等，因?yàn)橐灶A(yù)定的供水溫度向一般為壓力較高的熱水管網(wǎng)內(nèi)送水成為可能。
在圖2中，對不同的排水周期Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ，溫度T標(biāo)繪成時(shí)間t的曲線圖。
圖3是無任何輔助設(shè)施的容器1的簡圖。以虛線表示膜或薄膜管2的頂部22，而管2的底部23涂以不透明的顏色，最好是鈷蘭色。為使獲得這種涂層，管2在該部位的表面要用電腐蝕的方法打毛，以確保油漆可靠的粘著。
第一個(gè)浮子24與軟管25連接，該軟管通過端板6與出水管路19相聯(lián)。浮子24使軟管25的自由端口26恰好在容器1中的水17的表面27之下，因此，當(dāng)排水時(shí)，水可按箭頭28的方向流出。該設(shè)施保證了最大可能利用容器1中水17的溫度分層，水將從較熱的區(qū)域區(qū)域排放。
另一個(gè)浮子29與另外一根軟管30相連，軟管30的自由端31高出于浮子29，以實(shí)現(xiàn)通過軟管30的末端31排氣。軟管30通過端板5通至外界。這樣就保證可靠地放氣，而無需在薄膜或薄管2上開孔。
圖4-7示出了一個(gè)端板，例如端板6。從圖5中清楚看到，在容器1的內(nèi)側(cè)，與排水管19相連接的排水孔32被做成水平狹縫33，逐漸向外擴(kuò)大變成園截面孔34通向外界。這些狹縫的幾何形狀不僅是導(dǎo)致分層式的層流排水，而且也適用于冷水的注入。
從圖6和7，很明顯看出，端板6包含兩種剖面的壓條35和36，在它們中間固定住薄膜或薄膜管。用若干個(gè)螺釘組件37實(shí)現(xiàn)這種固定。
圖8-10示出了容器1的蓋罩38，它是為防止容器1中已被加熱了的水由于空氣的流動(dòng)和對流散熱導(dǎo)致冷卻。蓋罩的下部與一朝向接觸表面的隔熱層39相連，蓋罩38的頂部是由一層或多層對可見光和紫外線都透明的薄膜或薄板構(gòu)成，而且通過支撐架40(示以簡圖)固定。支撐架40包含若干個(gè)弧形托架41，通過拉桿42連接成整體。
圖9示出了在一托架41附近的蓋罩局部X的放大的剖面。在該圖所示的實(shí)施例中，三層薄膜或薄片43、44、45、相互平行地伸展，并固定在托架41上，它們之間用橡膠條46、47彼此分開。根據(jù)該裝置所處的氣候條件，可不要求對其基本結(jié)構(gòu)作任何改動(dòng)，將適量的薄膜或薄片一層一層地疊加上去，而并不超出本發(fā)明的范圍。
在圖11-13中，示出了按本發(fā)明所述的開閉路控制器。該部件的基本特征是它的箱體48由兩個(gè)殼體49和50組成，每件都是注塑成形的整塊。每件內(nèi)含有若干個(gè)由制模形成的凹座，當(dāng)兩個(gè)殼體49，50對合在一起時(shí)，這些凹座便形成了各種存放單元，如泵20，同時(shí)也形成了連接各個(gè)單元的流體管道51。為了將不同的凹座隔開并使它們之間處于密封狀態(tài)，用密封條52鑲嵌在殼體49和50之間。所得的結(jié)果不僅是制造簡單，而且組裝經(jīng)濟(jì)，還為溫度波動(dòng)及其影響提供了可靠的屏障。為保護(hù)殼體49、50后面突出的那些部分，還可附加一蓋罩53。
按本發(fā)明，開閉路部件14包括所有的測量、調(diào)節(jié)器件和電氣、水力組件，因而該部件14可以獨(dú)立于容器1的大小及其特殊的結(jié)構(gòu)而進(jìn)行裝備;所需要完成的是根據(jù)泵等裝置的尺寸來選擇該部件。
顯然，內(nèi)行人在本發(fā)明的范疇內(nèi)可以作各種變化，而且本發(fā)明并不局限于圖中所示的和在書中所描述的具體實(shí)例。
權(quán)利要求
1.太陽能加熱水的裝置，包括一個(gè)以塑料薄膜或薄片制成的向用戶供水的容器具有一個(gè)冷水進(jìn)水口和置于它前面的進(jìn)水閥，和一個(gè)出水口，容器的頂部是透明的而底部是深色的。該裝置的特征是在出水口后面設(shè)置一個(gè)水泵和一個(gè)止回閥，進(jìn)水閥是電磁驅(qū)動(dòng)的，該閥與測量瞬時(shí)水溫的敏感元件和為調(diào)整到所要求水溫的調(diào)節(jié)器相連接，瞬時(shí)水溫越高，進(jìn)水閥放入容器的水越多。
2.由權(quán)利要求
1所定義的裝置，其特點(diǎn)是在出口處接一伸向容器內(nèi)部的軟管，其自由端與一浮子相連，致使軟管的開口恰好在容器中水表面之下。
3.由權(quán)利要求
1所定義的裝置，其特征是在容器內(nèi)設(shè)置一根以密封狀態(tài)通至外界的排氣軟管，該軟管的自由端以這樣方式與一浮子相連致使該自由端開口超出容器中的水面。
4.由權(quán)利要求
1所定義的裝置，其特征是容器兩端裝有剛性的且相當(dāng)平的端板，板上具有固定塑料薄膜或薄片的設(shè)施。
5.由權(quán)利要求
4所定義的裝置，其特征是所述的固定設(shè)施是壓條。
6.由權(quán)利要求
4所定義的裝置，其特征是端板上開有做成水平縫隙形狀的進(jìn)、出水口。
7.由權(quán)利要求
4所定義的裝置，其特征是裝有一個(gè)限定注水量的開關(guān)。
8.由權(quán)利要求
1所定義的裝置，其特征是，容器上覆蓋一個(gè)能透過紫外線的蓋罩。
9.由權(quán)利要求
8所定義的裝置，其特征是，蓋罩包含通過支撐架固定的塑料薄膜或薄片。
10.由權(quán)利要求
9所定義的裝置，其特征征，可以有選擇地固定多層薄膜或薄片到支撐架上。
11.由權(quán)利要求
8所定義的裝置，其特征是，蓋罩是由內(nèi)部加壓而支撐。
12.由權(quán)利要求
1所定義的裝置，其特征是，薄膜或薄片管的深色的底部著的是鈷蘭色。
13.由權(quán)利要求
1所定義的裝置，其特征是，在容器內(nèi)，沿著水面以上的容器壁上開設(shè)了通至外界的凝結(jié)水收集槽。
14.由權(quán)利要求
1所定義的裝置，具有一個(gè)流體開閉路控制器，包括電動(dòng)閥，泵以及類似的部件，它們之間由流體管路相聯(lián)通，用一箱體將這些部件包住，其特征是，包含兩塊注塑成形的外殼，在殼體內(nèi)有互補(bǔ)式的模制凹座，當(dāng)兩塊殼體合攏時(shí)，這些凹座形成聯(lián)接各閥門，泵等類部件的流體通道，而這些部件則被裝在相應(yīng)的凹座內(nèi)。
15.由權(quán)利要求
14所定義的裝置，其特征是，在兩殼體間，沿著模制凹座鑲嵌密封膠條。
16.由權(quán)利要求
14所定義的裝置，其特征是，具有與凹座匹配的開口的密封墊鑲嵌在殼體之間。
17.由權(quán)利要求
1所定義的裝置，其特征是，為插入密封屏，若干環(huán)形槽以對殼體的分界面垂直的角度設(shè)置在模制凹槽的端部。
專利摘要
太陽能熱水裝置，包括塑料薄膜或薄板制成的水容器，帶前置進(jìn)水閥的冷水進(jìn)口，排水口，容器頂部透明，底部為深色。排水口接水泵和單向閥。進(jìn)水閥為電磁驅(qū)動(dòng)，該閥與水溫傳感器及水溫調(diào)節(jié)裝置相聯(lián)。瞬時(shí)水溫越高，進(jìn)水閥放入容器的冷水越多。通過上述措施，使原有的這類裝置得到改進(jìn)，能夠滿足較大規(guī)模的用水需求，并能與現(xiàn)成的供水系統(tǒng)相連。
文檔編號F24J2/34GK86100478SQ86100478
公開日1987年8月19日 申請日期1986年1月21日
發(fā)明者朱根·克雷恩瓦克特 申請人:伯明·索拉有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan