專(zhuān)利名稱(chēng):太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及一個(gè)加熱系統(tǒng)，它采用了太陽(yáng)能，它的其中一個(gè)用途是以爐灶的形式供煮食。
本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)，可避免采用燃料，除了該種系統(tǒng)可作為補(bǔ)充能源用于回路外，該系統(tǒng)由于太陽(yáng)能入射的緣故可獨(dú)自工作。隨著高效率太陽(yáng)能收集器當(dāng)今發(fā)展所致，已使這點(diǎn)成為可能。這種太陽(yáng)能收集器已由悉尼大學(xué)研制出來(lái)。
廣義地說(shuō)，本發(fā)明提供了一個(gè)加熱系統(tǒng)包括了至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器組件，該組件上裝有太陽(yáng)選擇表面涂層通過(guò)涂層熱交換流體直接受到太陽(yáng)能的加熱作用。系統(tǒng)還包括至少一個(gè)金屬的加熱組件，它放在比太陽(yáng)能收集器更高的位置和容易受到從太陽(yáng)能收集器的液體蒸汽的加熱作用。此外，一個(gè)熱儲(chǔ)存存區(qū)位于比加熱組件更低的位置用于儲(chǔ)存從太陽(yáng)能收集器來(lái)的液體帶來(lái)的熱量。因而系統(tǒng)可當(dāng)作無(wú)陽(yáng)光照射期間的剩余熱量的來(lái)源。
全部或每個(gè)太陽(yáng)能收集器組件最好包括已公開(kāi)的單頭真空的收集器管組成，可參考上述澳大利亞專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)枮?9388/83。同時(shí)，全部或每個(gè)集熱器管最好由聚光器烘烤。
金屬的加組件是一個(gè)加熱板(它可作成炊具形)，它接觸從液體面上升的熱蒸汽。若加熱板是凹形結(jié)構(gòu)的話，可直接和蒸汽接觸。在這種條件下，蒸汽放出熱量后可能會(huì)冷凝從加熱板流下。一個(gè)閥門(mén)可和加熱板并列用來(lái)調(diào)節(jié)通往加熱板的蒸汽的流量。
特別建議采用的結(jié)構(gòu)是加熱板和一個(gè)儲(chǔ)存水的容器的上部連接或是其組成部分，容器和收集器組件連接，并且其作用正如一個(gè)熱儲(chǔ)存區(qū)。由于液體在容器和收集器之間流通，使容器中液相的液體吸收了熱量，蒸汽從容器內(nèi)的液面上升碰到加熱板的底部。當(dāng)和加熱板接觸時(shí)，蒸汽往加熱板釋放熱量并冷凝，之后它又落入容器進(jìn)行再加熱。
容器內(nèi)盛載的液體建議是水，雖然其他液體如油也可采用。液體保持在低于加熱板的位置。
在其他安排中，熱儲(chǔ)存區(qū)其組成可以是液體和、或者是比熱大的固體物質(zhì)，由此從收集器組件來(lái)的液體被輸送到加熱組件。
當(dāng)儲(chǔ)熱區(qū)是液體容器的形式時(shí)，這樣的容器應(yīng)和四周環(huán)境絕緣。隔熱絕緣可在容器內(nèi)外壁之間抽真空實(shí)現(xiàn)，但最好在容壁上纏繞隔層和/或固體絕熱層。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)有各種用途，其范圍從工業(yè)加熱設(shè)備至實(shí)庭煮食用具。在后一種用途中，系統(tǒng)可以用于普通燃料和電力不能使用和/或昂貴的地方。
由下面對(duì)加熱系統(tǒng)在家庭煮食使用的介紹，可對(duì)本發(fā)明有更全面的了解。這種系統(tǒng)有

圖1是第一種加熱系統(tǒng)的側(cè)視圖，包括了一個(gè)太陽(yáng)能收集器和一個(gè)有蓋的爐灶，加熱系統(tǒng)的爐灶部分是以剖視表示;
圖2是圖1中加熱系統(tǒng)的主視圖，局部的聚光器圖示中由一端截去。
圖3是一個(gè)帶有導(dǎo)管的金屬加熱容器的立體圖，它是從圖1中分離出來(lái)的。
圖4是圖3所示裝置的主視圖;
圖5是圖3所示裝置的側(cè)視圖;
圖6是第二種類(lèi)型加熱系統(tǒng)的側(cè)視圖，雖是示意圖，可說(shuō)明一個(gè)家庭煮食系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
如圖1至圖5所示，加熱系統(tǒng)有兩個(gè)反向伸展的、通常是水平的金屬管10，其外端是封閉的，而其內(nèi)端通過(guò)T型接頭11和總導(dǎo)管12連接。如圖2所示，每條導(dǎo)管10是滑動(dòng)地設(shè)在環(huán)行收集器組件13內(nèi)，該組件基本上沿導(dǎo)管的全長(zhǎng)伸延。圖2中，收集器組件13沿導(dǎo)管10往外移置，使之曝曬導(dǎo)管，而且收集器組件一般是不固定的。
每個(gè)收集器組件13包括一個(gè)抽空的收集器元件含有一個(gè)單頭的內(nèi)管，一個(gè)外玻璃管?chē)@內(nèi)管，兩者之間是抽真空的。同時(shí)，內(nèi)管的外表面涂敷一種太陽(yáng)能選擇表面涂層，其作用是吸收太陽(yáng)輻射和將太陽(yáng)輻射的熱量通過(guò)收集器傳遞至導(dǎo)管10。本發(fā)明采用的收集器型號(hào)已在澳大利亞專(zhuān)利、申請(qǐng)?zhí)枮?9388/83中公開(kāi)。
收集器13收集到的熱量被傳遞并通過(guò)導(dǎo)管10至在系統(tǒng)運(yùn)行的、進(jìn)出導(dǎo)管10的液體。拋物線型反射器位于收集器13的背后，用于聚集太陽(yáng)輻射至收集器上面。
拋物線型反射器14由收集器13支承，而后者支承于導(dǎo)管10和支承架15。反射器14圍著收集器13旋轉(zhuǎn)，使它們?cè)谝惶靸?nèi)不同時(shí)間可定向于最好位置，以便收集太陽(yáng)輻射。
一個(gè)熱量?jī)?chǔ)存裝置其形狀通常是一個(gè)圓桶容器16通過(guò)總導(dǎo)管12和導(dǎo)管10連接。容器16是由不銹鋼卷板制造或鑄出來(lái)的，它有一個(gè)桶壁17，一個(gè)桶底18靠近容器底端，和一個(gè)上盤(pán)狀板19，盤(pán)狀板19的作用是作為一個(gè)加熱元件或加熱板。
總導(dǎo)管12和容器16的內(nèi)腔相連于靠近容器的下端，一個(gè)壓力安全閥20通過(guò)另一個(gè)導(dǎo)管21連接容器的上部。
系統(tǒng)操作時(shí)，容器16注入相等于容器容積一半或四分之三的水。水也同樣充滿了總導(dǎo)管12和導(dǎo)管10。
當(dāng)導(dǎo)管10內(nèi)的水加熱時(shí)，熱水和一些蒸汽由于對(duì)流作用和容器內(nèi)的水相互交換。然后，容器16內(nèi)上升的蒸汽接觸加熱板19的底面，往加熱板19傳遞熱量，冷凝和滴落容器的下部。系統(tǒng)操作于內(nèi)壓為1.0M Pa和內(nèi)部溫度為150℃。
用于家庭煮食使用，容器16和其圍殼通常是放在室內(nèi)，而太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括反射器14是放在室外。這樣，總導(dǎo)管12是穿墻通入室內(nèi)。
然而，系統(tǒng)可以用于室外，例如用于公共食堂。
如圖1所示，容器的桶壁17由絕緣材料22纏繞，同樣的材料也填在容器的桶底18的下面。然后，用泥土或其他填料23圍繞絕緣層充填，并由一個(gè)金屬圓形外殼24盛載。
此外，一個(gè)圓頂金屬蓋25是活動(dòng)地套在外殼24，其內(nèi)部襯有兩層絕緣材料26。蓋子在加熱板19上面形成一個(gè)半密封空間，而這樣的空間在蓋子套上時(shí)可用作一個(gè)爐膛。
當(dāng)蓋子移走時(shí)，加熱板的上表面，可簡(jiǎn)便用作煮食鍋面和/或空間加熱器的熱輻射面。
圖6中圖示一個(gè)裝置，其作用和圖1至圖5的說(shuō)明是同樣形式，但它采有稍為不同的結(jié)構(gòu)。
圖6中的裝置包含了一個(gè)容器30，它是管狀并伸入和透過(guò)一居室墻壁，容器30是裝入一個(gè)絕緣材料31，在它內(nèi)端通過(guò)垂直管34和兩個(gè)凹形煮食容器32的底部連接。凹處35位于容器32下面，而垂直管34將容器30和每個(gè)凹處35連接。
活動(dòng)蓋子36蓋在各個(gè)煮食容器上，而且配備了一個(gè)壓力安全閥以釋放在容器32下面可能形成的超額壓力。一個(gè)可開(kāi)關(guān)的排水管39和其中一個(gè)容器32的內(nèi)腔相連。
容器或管子30和一個(gè)太陽(yáng)能收集器組件40相連于居室墻壁41的外面。收集器元件可以制成和安裝成和圖1至圖5圖示相同的方式，但建議采用一個(gè)U型管42，有下臂43和上臂44。
容器30充水至低于管34的下端，而水進(jìn)出收集器40是經(jīng)過(guò)U型管42。當(dāng)太陽(yáng)輻射著收集器40，使水加熱至足夠高的溫度時(shí)，便產(chǎn)生蒸汽并通過(guò)容器30和管34上升接觸到煮食容器32的底部。將熱量釋放后，蒸汽冷凝并滴落容器30內(nèi)，再經(jīng)過(guò)收集器組件進(jìn)行循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一個(gè)加熱系統(tǒng)，包括至少一個(gè)金屬加熱組件(19或32)和至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器組件(13或40)，后者包括一個(gè)太陽(yáng)選擇表面涂層，通過(guò)它一種熱交換液體能受到太陽(yáng)能加熱作用；其特征是加熱組件(19或32)配置在收集器(13或40)的上方，并受到來(lái)自收集器的液體的蒸汽的加熱作用，一個(gè)熱能儲(chǔ)存區(qū)(16或30)位于低于加熱組件(19或32)的位置，用來(lái)儲(chǔ)存由收集器組件來(lái)的液體帶來(lái)的熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的加熱系統(tǒng)，其另一個(gè)特征是全體或每個(gè)收集組件(13或40)是被一個(gè)聚光反射器(14)烘烤。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的加熱系統(tǒng)，其另外特征是其全部或每個(gè)收集器組件(13或40)包括了一個(gè)單頭的元件，它有一個(gè)內(nèi)管、一個(gè)外玻璃管、一個(gè)抽真空空間位于兩管之間和在內(nèi)管的外表面上有一種太陽(yáng)選擇表面涂層，此還在收集器內(nèi)有在其內(nèi)可滑動(dòng)的一個(gè)金屬管(10或42)，管內(nèi)裝載有熱交換液體。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1至3任何一項(xiàng)的加熱系統(tǒng)，其另外特征是有兩個(gè)水平延伸又相對(duì)配置的上述收集組件(13或40)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1至4任何一項(xiàng)的加熱系統(tǒng)，其另外特征是其熱交換液體是水。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求
任何一項(xiàng)的加熱系統(tǒng)，其另外特性是熱量?jī)?chǔ)存區(qū)(16或30)包括一個(gè)金屬容器和全部或每個(gè)收集器組件(13或40)的液體通道是連接的，而且它有一個(gè)上頂表面(19或32)組成了金屬加熱組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求
16的加熱系統(tǒng)，其另外特征是容器(16或30)由一種絕緣材料(22、23或31)圍繞的。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6或7的加熱系統(tǒng)，其另外特征是其上表面(19或32)由一個(gè)隔熱蓋子(25或36)蓋住。
9.根據(jù)權(quán)利要求
6至8的任何一項(xiàng)的加熱系統(tǒng)，其另外特征是一個(gè)壓力安全閥(20或38)是和容器的內(nèi)腔相連通的。
專(zhuān)利摘要
一個(gè)太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)，可作成爐灶狀用來(lái)煮食。加熱系統(tǒng)包括管狀太陽(yáng)能收集器(13或40)、一個(gè)起儲(chǔ)熱區(qū)作用的容器(16或30)和一個(gè)金屬的加熱組件(19或32)以一塊加熱板的形式可用來(lái)煮食。收集器管(13或40)和熱量?jī)?chǔ)存區(qū)(16或30)設(shè)在回路中，從熱量?jī)?chǔ)存區(qū)的水循環(huán)地通過(guò)收集器管，在那里受到太陽(yáng)輻射的加熱作用。加熱組件也和熱量?jī)?chǔ)存區(qū)有通道相連，而且配置于收集器組件和熱量?jī)?chǔ)存區(qū)的液體的上部，使其底部受到在收集器加熱的液體的蒸汽的加熱作用。
文檔編號(hào)F24J2/46GK86103300SQ86103300
公開(kāi)日1987年11月25日 申請(qǐng)日期1986年5月31日
發(fā)明者戴維·羅伊·米爾斯 申請(qǐng)人:悉尼大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan