專利名稱：跟蹤采光熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是涉及一種改進(jìn)的熱水器，屬太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其適宜制造太陽能熱水器。
已有的太陽能熱水器，有整體結(jié)構(gòu)及連體結(jié)構(gòu)等多種。整體結(jié)構(gòu)是集熱板與水箱為一體；連體結(jié)構(gòu)水箱與集熱板分開，由導(dǎo)管相連制成太陽能熱水器。這些已有的熱水器，無論采取哪種結(jié)構(gòu)，都為固定式采光集熱，即采光板不能跟蹤太陽光轉(zhuǎn)動，因而有效采光時間短、光能不能充分利用、熱效率低；另外，已有的太陽能熱水器的熱傳遞都是對流式傳遞，即集熱板內(nèi)的熱量通過水流進(jìn)行傳遞。這種熱量對流傳遞速度慢、效率低、不能充分發(fā)揮太陽能熱水器的效能。
本實用新型的目的是，提供一種跟蹤采光熱水器，這種跟蹤采光熱水器可以整天使集熱板采光面對著太陽光采光，增長有效采光時間；同時用真空介質(zhì)傳熱方式傳熱，提高熱效率。
為實現(xiàn)本實用新型提出的目的，采取了如下技術(shù)措施在太陽能集熱板上裝上跟蹤控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制集熱板的采光面跟蹤太陽采光；在集熱板與水箱之間置有真空介質(zhì)傳熱系統(tǒng)，用以熱量傳遞。帶有跟蹤控制系統(tǒng)控制采光的集熱板和由用于熱量傳遞的真空介質(zhì)系統(tǒng)將水箱與集熱板相連，制成跟蹤采光熱水器。
以下結(jié)合附圖盡一步詳細(xì)說明本實用新型的技術(shù)特征


圖1、本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、為
圖1實施例的A－A剖視示意圖3、跟蹤控制系統(tǒng)控制部分的原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖4、跟蹤控制系統(tǒng)推動部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
在
圖1、圖2、圖3、圖4的結(jié)構(gòu)示意圖中，圖中的1是支架，支架1是由金屬材料制成的。在支架1上安裝有集熱板2。將與集熱板2固定在一起的轉(zhuǎn)軸3和固定于支架1上的軸承架4配套而將集熱板2與支架1安裝在一起，集熱板2隨轉(zhuǎn)軸3可以轉(zhuǎn)動。圖中的5是太陽能集熱板的第一層玻璃；6是集熱板的第二層玻璃。本實用新型的集熱板使用兩層保溫玻璃，保溫效果好。圖中的7是黑色吸熱板，吸熱板7的下面置有真空介質(zhì)管9，在真空介質(zhì)管9內(nèi)裝有介質(zhì)8，本實用新型用的介質(zhì)8為水(也可以用酒精或其它配制的液體做介質(zhì))。圖中的10為連接軟管。連接軟管10將集熱板2內(nèi)的真空介質(zhì)管9與水箱16內(nèi)的加熱器11相連。加熱器11是用金屬材料制成的螺旋狀加熱器(也可制成其它形狀的加熱器，如平板狀、回形狀等)，以擴(kuò)大散熱面積。在水箱16內(nèi)的加熱器11的末端連有真空增壓器12，真空增壓器12是由金屬材料制成的灌狀體增壓器。圖中的13是真空介質(zhì)回路連接軟管。圖中的14是真空介質(zhì)回路管。介質(zhì)回路管14為金屬材料制成的兩段回路管；其中的一段介質(zhì)回路管的一端連接真空增壓器12；另一段介質(zhì)回路管的一端與真空介質(zhì)管9的下端相通；介質(zhì)回路管14的中間與介質(zhì)回路連接軟管13相通。真空介質(zhì)管9與連接軟管10、加熱器11、真空增壓器12、介質(zhì)回路連接軟管13以及介質(zhì)回路管14構(gòu)成本實用新型的真空介質(zhì)加熱系統(tǒng)(稱或真空介質(zhì)熱交換器)，用以對水箱16內(nèi)的水進(jìn)行加熱。真空介質(zhì)加熱系統(tǒng)抽出空氣后注入介質(zhì)，保證系統(tǒng)內(nèi)真空度，提高傳熱效果。圖中的15是隔熱層。隔熱層15的作用是保持集熱板2內(nèi)的溫度不向外散失。本實用新型所用的隔熱層15為市場上已有的泡沫隔熱材料。圖中的16是用以盛水的水箱，水箱16固定在水箱架59上，水箱16有進(jìn)水孔17和出水孔18。加熱器11與真空增壓器12安裝在水箱16內(nèi)。圖中的19是導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪19固定在集熱板2的轉(zhuǎn)軸3上、且可帶動轉(zhuǎn)軸3使集熱板2翻轉(zhuǎn)。圖中的23是導(dǎo)向拉線，圖中的25是滑輪，滑輪25為對稱固定在支架1上的一對滑輪。26是跟蹤推動器。導(dǎo)向拉線23將導(dǎo)向輪19和跟蹤推動器26連在一起，構(gòu)成跟蹤控制系統(tǒng)的執(zhí)行部分。圖中的20和45是導(dǎo)向測感器，其外邊套有保溫玻璃管，導(dǎo)向測感器20和45是由金屬材料制成的(如無縫銅管)，其形狀如附圖所示。導(dǎo)向測感器20和45固定在集熱板2的兩側(cè)。導(dǎo)向測感器20和45的一端密封，另一端由導(dǎo)管與跟蹤控制器21的波紋管30及46相連。波紋管30及46是市場上已有的波紋管，波紋管受溫度影響具有軸向伸縮的特性。圖中的22是跟蹤推動器的壓水管。跟蹤推動器壓水管22的一端與水箱16相連，另一端連接跟蹤控制器21內(nèi)四通伐36的進(jìn)水口38。圖中的24是跟蹤推動器26的液壓管。液壓管24的一端與跟蹤控制器21內(nèi)四通伐36的往返水接口39與42相連，另一端連接跟蹤推動器26的進(jìn)、出水口43與44。圖中的27是排水管，28是水槽。排水管27的一端連于四通伐36的出水口40，另一端通水槽28。圖4給出了跟蹤推動器26的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖4的示意圖中，51是活塞推桿。活塞推桿51的一端連接有導(dǎo)向拉線23，其另一端與活塞56固定在一起。活塞56通過推桿套53且可順推桿套53滑動。圖中的52是滑輪推桿支架，推桿套53固定在滑輪推桿支架52上；滑輪推桿架52固定在水壓缸連接板54上，水壓缸連接板54固定在支架1上?；喭茥U架52上還固定有滑輪48。滑輪25和48為對稱的兩對滑輪，滑輪48與滑輪25和導(dǎo)向接線23配套，用來傳遞使集熱板2導(dǎo)向的動力。圖中的55是水壓缸筒，水壓缸筒55內(nèi)有可活動的活塞56；水壓缸筒55的底部有進(jìn)、出水口43與44，用以密封的活塞環(huán)57置于活塞56的槽內(nèi)。本實用新型所用的活塞環(huán)57是橡膠活塞環(huán)。本實用新型所用的跟蹤推動器26為對稱的一對對稱的推動器。圖3給出了跟蹤控制系統(tǒng)控制部分及控制器21的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖3所示的結(jié)構(gòu)示意圖中，20與45是導(dǎo)向測感器。導(dǎo)向測感器20與45由導(dǎo)管與控制器21的波紋管30及46相通，波紋管30及46上固定有齒條滑桿31與49，齒條滑桿31與49還由滑桿架33與50固定在控制器21的底板29上。圖中的32與58是齒條。齒條32和齒條58與滑桿31及49銜在一起，可隨齒條滑桿31及49一起往復(fù)運動。圖中的34是滑桿套，滑桿套34固定于滑桿架33內(nèi)，滑桿套34內(nèi)裝有齒條滑桿31(滑桿套、齒條滑桿、滑桿架都是對稱安裝的)。圖中的35是四通伐36的四通伐滑桿。四通伐36可隨滑桿35往返運動。圖中的37是四通伐36的中軸齒輪，中軸齒輪37固定在中軸41上，中軸齒輪37的齒與齒條32及58的齒匹配；當(dāng)齒條32或58隨齒條滑桿31或49任何一則往復(fù)運動時，均帶動齒輪37轉(zhuǎn)動時，從而帶動中軸41轉(zhuǎn)動。圖中的38為四通伐36的進(jìn)水口，進(jìn)水口38由壓水管22與水箱16相通。圖中的39和42為四通伐36的往返水接口；圖中的40為四通伐36的出水口。出水口40由排水管27與水槽28相連。四通伐36為市場上已有的四通伐，如濟(jì)南華能氣動元器件公司產(chǎn)的K24R8－L3四通伐。這種四通伐的特點是在工作時每兩路分別相通，轉(zhuǎn)動其轉(zhuǎn)軸，可改變伐體內(nèi)的通斷狀態(tài)，保持每兩路相通、或兩路關(guān)閉。如本實用新型圖3所示的結(jié)構(gòu)示意圖所示，當(dāng)齒條32與58對中軸齒輪37施加的力不平衡使中軸齒輪37向任何一方向轉(zhuǎn)動時，四通伐36的構(gòu)成兩個通路；兩齒條的力相等而中軸齒輪37不轉(zhuǎn)動時，四通伐36的通道全斷開。四通伐36、波紋管30與46，以及控制四通伐36的中軸齒輪37且連于波紋管的齒條32置于跟蹤控制器21內(nèi)。導(dǎo)向拉線23、滑輪25、滑輪28連接跟蹤推動器26的活塞推桿51，與固定于轉(zhuǎn)軸3上的導(dǎo)向輪19組成了跟蹤控制器的推動部分；跟蹤推動器26是由缸筒55、活塞56、活塞推桿51、缸筒連接板54及推桿套53組成的推動器。
本實用新型的工作原理如下當(dāng)太陽光照射到位于集熱板2兩側(cè)的導(dǎo)向測感器20或45的任何一側(cè)測感器(如20)時，測感器20內(nèi)的空氣受熱膨脹，膨脹的氣體經(jīng)導(dǎo)管到跟蹤控制器21的波紋管30內(nèi)，使波紋管30軸向膨脹，波紋管30膨脹推動齒條滑桿31運動，置于齒條滑桿31上的齒條32也隨之運動，齒條32帶動置于四通伐36的中軸41上的齒輪37轉(zhuǎn)動，從而使中軸41轉(zhuǎn)動，使得進(jìn)水口38與四通伐36的往返水接口39相通；同時往返水接口42與出水口40相通；水箱16中的水經(jīng)壓水管22進(jìn)入四通伐36的進(jìn)水口38內(nèi)，經(jīng)往返水接口39流出后，再經(jīng)液壓管24壓入與進(jìn)、出水口43相連的缸體內(nèi)，使缸體內(nèi)的活塞上升；而另一缸體內(nèi)的活塞下降，排出的水由進(jìn)、出水口44流出，再經(jīng)液壓管24進(jìn)入四通伐36的往返水接口42內(nèi)，由四通伐36的出水口40排出，最后經(jīng)排水管27到水槽28。兩個缸體內(nèi)的活塞在上下運動時，由導(dǎo)向拉線23帶動固定于轉(zhuǎn)軸3上的導(dǎo)向輪19轉(zhuǎn)動，從而使集熱板2翻轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)到導(dǎo)向測感器20與45都對著太陽光時，兩側(cè)測感器內(nèi)的氣溫保持相等溫度時，波紋管內(nèi)的壓力相等，四通伐36的通路斷開，此時保持相對穩(wěn)定。而當(dāng)太陽光偏斜照到導(dǎo)向測感器45時，波紋管46軸向伸長，帶動齒輪37轉(zhuǎn)動，使得進(jìn)水口38與進(jìn)出水接口42接通，同時四通伐36的出水接口40與往返水接口39相通，水箱16內(nèi)的水進(jìn)入進(jìn)口水38到往返水接口42，經(jīng)液壓管24到進(jìn)、出水口44，使此缸內(nèi)的活塞上升而另一缸內(nèi)的活塞下降，下降時排出的水由進(jìn)、出水口43、液壓管24到往返水接口39，然后由四通伐36的出水口40流出，活塞的上下運動使集熱板2翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，始終使集熱板保持較佳采光狀態(tài)。
本實用新型的真空介質(zhì)管9、連接軟管10、加熱器11、真空增壓器12、介質(zhì)回路連接軟管13、介質(zhì)回路管14組成了真空介質(zhì)加熱系統(tǒng)。介質(zhì)管9內(nèi)的介質(zhì)8受到集熱板2的熱溫度加熱后氣化，在真空增壓器12的作用下，加熱系統(tǒng)形成了一個負(fù)壓，在此負(fù)壓作用下，氣化的蒸氣通過連接軟管10到加熱器11，對水箱16內(nèi)的水進(jìn)行加熱；釋放熱能液化后又回到集熱板2的介質(zhì)管9內(nèi)再次吸熱，受熱后再傳遞給加熱器11，如此反復(fù)循環(huán)運行。
本實用新型的跟蹤控制系統(tǒng)包含有導(dǎo)向測感器20與45，由導(dǎo)管與導(dǎo)向測感器20與45相連的跟蹤控制器21、受跟蹤控制器21控制的跟蹤推動器26、還含有受跟蹤推動器26推動、由導(dǎo)向拉線23將連接固定于轉(zhuǎn)軸3上的導(dǎo)向輪19；壓水管22以及連接跟蹤控制器21用于排水的排水管27與水槽28。跟蹤控制器21內(nèi)置有四通伐36、波紋管30及波紋管46、以及連接它們的齒條32與58。
本實用新型與已有的太陽能熱水器相比具有以下優(yōu)點
1、集熱板自動跟蹤太陽光轉(zhuǎn)動，增長光照時間，能源利用率高；2、采用真空介質(zhì)傳遞熱量、熱效率高。
本實用新型也可做成一體，即水箱16與集熱板2固定在一起而不用軟管連接，同樣可以收到好的效果。
權(quán)利要求1.一種跟蹤采光熱水器，它包括有支架(1)、集熱板(2)、水箱(16)及水箱架(47)，其特征在于這種跟蹤采光熱水器是在集熱板(2)與水箱(16)內(nèi)安裝了真空介質(zhì)傳熱系統(tǒng)，在支架(1)與集熱板(2)上固定有跟蹤控制系統(tǒng)制成跟蹤采光熱水器。
2.按權(quán)利要求1所述的熱水器，其特征在于所述的真空介質(zhì)傳熱系統(tǒng)是由管內(nèi)含有介質(zhì)(8)的真空介質(zhì)管(9)、加熱器(11)、真空增壓器(12)以及連接它們的軟管(10)、介質(zhì)回路軟管(13)和介質(zhì)回路管(14)組成的真空介質(zhì)加熱系統(tǒng)。
3.按權(quán)利要求1所述的熱水器，其特征在于所述的跟蹤控制系統(tǒng)含有由導(dǎo)管與控制器(21)內(nèi)的波紋管(30)與(46)相連、固定在集熱板(2)上的導(dǎo)向測感器(20)與(45)、固定于支架(1)上且由液壓管(24)連接、受控制器(21)控制的跟蹤推動器(26)、由導(dǎo)向拉線(23)與跟蹤推動器(26)連接的固定于轉(zhuǎn)軸(3)上的導(dǎo)向輪(19)。
4.按權(quán)利要求1或3所述的熱水器，其特征在于所述的控制器(21)內(nèi)置有受連于波紋管(30)及(46)的齒輪(32)及(58)控制的四通伐(36)；四通伐(36)的進(jìn)水口(38)由壓水管(22)與水箱(16)相通；四通伐(36)的出水口(40)由排水管(27)與水槽(28)相連；四通伐(36)的往返水接口(39)與(42)由液壓管(24連于缸體的進(jìn)、出水口(43)及(44)。
5.按權(quán)利要求1或3所述的熱水器，其特征在于所述的跟蹤推動器(26)內(nèi)置有套有活塞環(huán)(57)的活塞(56)，以及與活塞(56)連在一起的活塞推桿(51)。
專利摘要一種跟蹤采光熱水器，它含有支架(1)，集熱板(2)、水箱(26)及水箱架(59)，這種熱水器還含有真空介質(zhì)加熱系統(tǒng)和跟蹤控制系統(tǒng)。這種熱水器的特點之一是自動跟蹤太陽光，增長集熱板(2)的光照時間，充分利用光能；特點之二是真空介質(zhì)傳熱，熱效率高。
文檔編號F24J2/38GK2189724SQ94207729
公開日1995年2月15日 申請日期1994年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月11日
發(fā)明者郭春亮, 李春花 申請人:郭春亮