專利名稱:太陽能轉(zhuǎn)換熱能的高效集熱裝置的制作方法
本實用新型屬收集太陽能、并使太陽能轉(zhuǎn)換成熱能的效率有顯著提高的節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域：
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用公知的太陽灶煮飯和用太陽能熱水器加熱冷水，是將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，一般多為家用。
法國發(fā)明一種塑料太陽能集熱器，它有一個透明的塑料蓋板，蓋板與黑體上平面之間是空氣隔熱層，黑體下平面與底部的絕熱纖維之間裝著水，其成本較低，一般能將冷水加熱至80℃(參見法國專利2488377號)。
在生產(chǎn)上，通常用100℃的水和有一定壓力的水蒸氣作為動力源，來發(fā)動機(jī)器或作為熱源用于各工作場合。就目前將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能、使其效率提高到以輸出動力源、熱源的形式供家用、特別是供工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用，由于成本高、投資大和冬季效率低等原因，末能廣泛普及。
本實用新型的目的，是通過改進(jìn)太陽能加熱器具這一技術(shù)方案，提高其熱效率，使利用太陽能加熱得到的蒸氣等膨脹氣體，增加氣量和達(dá)到一定壓力，為進(jìn)一步方便家用和供生產(chǎn)上啟動低壓高效動力機(jī)等奠定基礎(chǔ)。
本實用新型的裝置，通過其改進(jìn)的結(jié)構(gòu)，使上述技術(shù)方案得到實現(xiàn)。該裝置是由透明容器、黑體、和上蓋構(gòu)成。它是根據(jù)法國發(fā)明的塑料太陽能集熱器的新結(jié)構(gòu)改進(jìn)而成的。法國的這種集熱器的黑體，是一塊黑色收集板，收集板有一個平面同所需用的水接觸，另一個平面同空氣隔熱層接觸，其熱效率稍高于一般集熱器，但它有將隔熱層中非使用的空氣加熱之熱損失，而本裝置則是黑體兩面均接觸水，水與上蓋之間是空氣隔熱層，因此熱損失比法國的要小。在目前工業(yè)上用聚光灶加熱水或加熱氟里昂等產(chǎn)生蒸氣推動渦輪發(fā)動機(jī)，所用的加熱器具，一般是采用金屬容器和透明的耐熱容器，但在該領(lǐng)域的容器中沒有設(shè)置黑體另件和沒有將黑體包容和浸沒在被加熱物質(zhì)之中。本裝置是將聚光灶的聚能作用和太陽能集熱器的黑體吸熱作用進(jìn)一步結(jié)合起來，并把黑體置于透明容器中合理的位置，同時增加黑體與被加熱物質(zhì)的面積使熱交換速度迅速加快，進(jìn)而提高了熱效率。
實驗證明，本裝置對提高光熱轉(zhuǎn)換之效率，有十分明顯的效果。用同一個聚光灶將同一定量的水加熱到同一溫度，應(yīng)用本技術(shù)同目前公知的技術(shù)相比，所用的時間減少一倍左右，在水沸騰后的同一時間里，所產(chǎn)生的蒸氣量、蒸氣壓力增加一倍左右。熱效率增加即是投資相同情況下經(jīng)濟(jì)成本降低。
本實用新型的實施例，通過附圖詳細(xì)說明如下附圖1是太陽能轉(zhuǎn)換熱能的高效集熱裝置與聚光灶配套使用的剖視圖；附圖2是中壓和高壓條件下，采用空心材料黑體示意圖；附圖3是爐排形黑體示意圖；附圖4是U形黑體示意圖；附圖5是蜂窩狀黑體示意圖；附圖6是金屬導(dǎo)體網(wǎng)制成的H狀黑體示意圖；附圖7是園片狀黑體示意圖。
如附圖1所示，透明容器(4)里面的黑體(3)，從透明容器的底面和側(cè)面A、吸收由聚光灶(1)反射來的聚光輻射能，并從上蓋(2)和透明容器的側(cè)面B，直接吸收太陽直射輻射能。黑體(3)被所要加熱的水等浸沒在中間，當(dāng)水沸騰后蒸氣從上蓋的出口(6)輸出以供使用，冷水從上蓋的進(jìn)口(5)補(bǔ)充注入透明容器內(nèi)。
黑體與水等被加熱物有盡量大的接觸面，黑體升溫后，能充分同水直接進(jìn)行熱交換，將大對流分散成無數(shù)個小對流，使溫差平衡速度加快。水包容了整個黑體，使黑體的熱量不能直接散發(fā)到透明容器外邊的大氣中，幾乎全部用來加熱水，透明容器的壁、一般采用單層或雙層，采用雙層時，中間抽成真空，將進(jìn)一步減少熱損失。
中壓和高壓條件下的黑體，如附圖2所示，此時透明容器的作用主要不是用來裝水，而是將黑體保溫，透明容器與黑體之間充滿了空氣，黑體空心里面充裝水等被加熱物質(zhì)，為防止透明容器漲裂，上蓋(2)旁邊設(shè)有一個透氣小孔(7)。生產(chǎn)上采用該裝置時，由于不常拆卸，可以將各部分緊固連接，如果是家用，分裝組合較為方便。
本實用新型的最佳實施例，是該裝置與聚光灶配套使用將水加熱變成有一定壓力的蒸氣，參照直流鍋爐的方式用蒸氣啟動低壓高效發(fā)動機(jī)(過點閥配氣的復(fù)合氣馬達(dá))運(yùn)轉(zhuǎn)后再帶動發(fā)電機(jī)或帶動抽水機(jī)等設(shè)備工作。
權(quán)利要求
1.太陽能轉(zhuǎn)換熱能的高效集熱裝置，由透明容器、黑體、及上蓋組成，其特征在于黑體設(shè)置在被加熱物質(zhì)-水、或氟里昂的中間部分，被加熱物質(zhì)將黑體包容或浸沒，透明容器設(shè)置在聚光灶上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于黑體是經(jīng)發(fā)蘭或涂黑處理的多層的導(dǎo)體絲網(wǎng)、及用黑色板材制成的園形、U形、波浪形、爐排形等另件，或是采用各部位均鉆有孔洞的蜂窩狀黑色實體，或是采用黑色聚碳酸脂類材料及無毒的塑料。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于在被加熱物質(zhì)膨脹成中壓或高壓蒸氣條件下，黑體采用空心材料，表面經(jīng)發(fā)蘭或涂黑處理，此時被加熱物質(zhì)置于黑體的空心中，整個黑體仍置于單層或雙層的透明容器中。
專利摘要
本實用新型用于太陽能加熱器具上，由透明容器、黑體和上蓋構(gòu)成。黑體設(shè)置在透明容器內(nèi)，被其加熱物質(zhì)包容或浸沒。它將聚光灶的作用和太陽能集熱器的作用進(jìn)一步結(jié)合，在光照條件和各種參數(shù)不變的情況下，能使目前公知的太陽能加熱器具的熱效率提高80％～110％，如用同一個太陽灶將同一定量的水加熱到同一溫度或到沸騰，采用本技術(shù)與采用目前公知的技術(shù)，所用的時間相差一倍左右，而使太陽能的開發(fā)與應(yīng)用取得顯著效益。
文檔編號F24J2/04GK86209712SQ86209712
公開日1987年11月18日 申請日期1986年12月2日
發(fā)明者于保成, 馮國珍, 劉庚淳 申請人:河南省節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan