CN203908060U - 紧凑式太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种紧凑式太阳能热水器，包括保温箱和集热管，集热管包括玻璃真空管，玻璃真空管包括内部的玻璃内管，玻璃内管内的空间为介质存储空间，介质存储空间内还设置有硬质内管，硬质内管靠近集热管封闭端的一端为内管封闭端，另一端为开口结构的内管开口端，在硬质内管内设置有填充体，填充体外围尺寸小于硬质内管内部尺寸；填充体与硬质内管之间设置有定位部件；水箱下部与至少一根集热管的内管开口端连通。传热介质存储在硬质内管和填充体之间的狭小空间中，这使得集热管内存储的传热介质体积变少，一方面可以使介质快速升温形成循环，另一方面可以减少集热管内存储的传热介质容量，减少热量浪费。

Description

紧凑式太阳能热水器

技术领域

本实用新型属于太阳能热水器领域，具体的是安装有带填充体的集热管的紧凑式太阳能热水器。

背景技术

紧凑式太阳能热水器是适合小户家庭使用的太阳能热水器，其通常包括上部的保温箱，和下部的与保温箱连通的多根集热管，保温箱和集热管内部存储有传热介质。传统的紧凑式太阳能热水器，采用玻璃真空集热管，玻璃真空集热管是由双层玻璃制成的杯状结构，包括内管和外管，内、外管之间为真空，内管上涂有选择吸收层，位于内管内部的空间为传热介质存储的空间。热水器工作时，内管上的选择吸收层吸收太阳光的热量，并且传递给介质存储空间内的传热介质，例如水。加热后的水密度变小，从介质存储空间向上流进保温箱，同时保温箱中的冷水向下流回集热管，多次循环后，保温箱中的水可以被加热到较高温度，热水通过管路到达用户端就可以使用。

然而，传统的紧凑式太阳能热水器，由于集热管内部介质存储空间内始终存储有水，这部分水无法到达用户端使用，这会造成部分热水浪费；此外集热管内存储的水越多，要达到循环的温度所需要吸收到热量越多，尤其是一些尺寸较大的集热管，集热管和储水箱之间要形成循环会非常困难。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种包含有新型集热管的紧凑式太阳能热水器，可以使传热介质快速升温形成温差循环，另一方面可以减少集热管内存储的传热介质容量，减少热量浪费。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

紧凑式太阳能热水器，包括保温箱和集热管，所述保温箱包括内部的水箱，所述集热管包括玻璃真空管，所述玻璃真空管为双层玻璃构成的杯状结构，玻璃真空管一端为集热管封闭端，另一端为集热管开口端；玻璃真空管包括内部的玻璃内管，玻璃内管内的空间为介质存储空间，所述介质存储空间内还设置有硬质内管，所述硬质内管靠近集热管封闭端的一端为内管封闭端，硬质内管另一端为开口结构的内管开口端，在所述硬质内管内设置有填充体，所述填充体外围尺寸小于硬质内管内部尺寸，所述填充体与硬质内管之间设置有定位部件；所述水箱下部与至少一根集热管的内管开口端连通。

进一步的，所述填充体为柱状结构，填充体的外径小于硬质内管内径；所述填充体靠近所述集热管封闭端的一端为填充体底端，所述内管封闭端和填充体的两端均为弧形，且填充体底端小于内管封闭端。

进一步的，所述定位部件为衔接件，所述衔接件两端分别与填充体和硬质内管固定连接。

进一步的，所述定位部件为设置在填充体侧面位置的定位支架，所述定位支架包括环形圈，所述环形圈上设置有至少三个弹性圈，所述弹性圈沿圆周均布，弹性圈的一部分抵靠在硬质内管内表面，另一部分抵靠在填充体外表面。

进一步的，所述水箱下部开设有热管孔，与热管孔连接设置有内管插接部，内管插接部与内管开口端尺寸相适配，且内管开口端与内管插接部插接在一起，所述内管开口端与内管插接部之间设置有插接密封圈。

进一步的，所述内管插接部设置在水箱外，所述内管插接部内侧面设置有至少一个插接部凹槽，所述插接密封圈设置在插接部凹槽内，所述内管开口端插接于内管插接部内部。

进一步的，所述水箱外围包裹有保温层，所述保温层靠近内管插接部的位置开设有玻璃管插接部，玻璃管插接部的开口尺寸与所述集热管开口端的外围尺寸相适配，且集热管开口端插接于玻璃管插接部内；所述玻璃真空管上靠近集热管开口端的外圆周面与玻璃管插接部内侧面之间还设置有弹性圈，所述弹性圈截面为L形，L形的一端伸入玻璃管插接部内，L形的另一端抵靠在保温层的外表面。

进一步的，所述硬质内管的外径与玻璃内管的内径相适配。

进一步的，所述玻璃内管与硬质内管之间，且靠近集热管开口端的位置设置有集热管密封圈；所述硬质内管外表面设置有与集热管密封圈适配的凹槽，所述集热管密封圈设置在凹槽内，所述集热管密封圈为O型密封圈，所述硬质内管为不锈钢管。

进一步的，所述玻璃内管与硬质内管之间，且靠近集热管开口端的位置设置有保温部件，所述保温部件为硅酸铝纤维棉。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的紧凑式太阳能热水器，集热管外部为玻璃真空管，玻璃真空管内部的介质存储空间内设置有硬质内管，硬质内管内设置有填充体，传热介质存储在硬质内管和填充体之间的狭小空间中，这使得集热管内存储的传热介质体积变少，一方面可以使介质快速升温形成循环，另一方面可以减少集热管内存储的传热介质容量，减少热量浪费。此外，由于硬质内管的强度高于玻璃管，如果集热管外部的玻璃真空管破裂，硬质内管可以依然保持完整，其内部的传热介质不会泄漏，不会影响整个热水器的使用。

附图说明

图1是本实用新型的紧凑式太阳能热水器一种实施例的剖视示意图，其下部安装了两种不同实施方式的集热管；

图2是图1中集热管与保温箱连接处的放大示意图；

图3是本实用新型的紧凑式太阳能热水器中集热管的定位部件一种实施例的示意图；

图中部件附图标记为：1-集热管、11-玻璃真空管、12-玻璃内管、13-介质存储空间、14-集热管封闭端、15-集热管开口端、19-选择吸收层、2-硬质内管、21-内管封闭端、22-填充体、23-填充体底端、25-内管开口端、3-集热管密封圈、31-保温部件、4-热管孔、5-内管插接部、51-插接部凹槽、52-插接密封圈、6-保温箱、61-水箱、62-保温层、65-玻璃管插接部、66-橡胶弹性圈、91-衔接件、92-定位支架、921-环形圈、922-弹性圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：如图1所示：

紧凑式太阳能热水器，包括保温箱6和集热管1，所述保温箱6包括内部的水箱61，所述集热管1包括玻璃真空管11，所述玻璃真空管11为双层玻璃构成的杯状结构，玻璃真空管11一端为集热管封闭端14，另一端为集热管开口端15；玻璃真空管11包括内部的玻璃内管12，玻璃内管12内的空间为介质存储空间13，所述介质存储空间13内还设置有硬质内管2，所述硬质内管2靠近集热管封闭端14的一端为内管封闭端21，硬质内管2另一端为开口结构的内管开口端25，在所述硬质内管2内设置有填充体22，所述填充体22外围尺寸小于硬质内管2内部尺寸，所述填充体22与硬质内管2之间设置有定位部件；所述水箱61下部与至少一根集热管1的内管开口端25连通。

本实用新型的紧凑式太阳能热水器，包括上部的保温箱6和下部的集热管1，保温箱6包括内部的水箱61，水箱61用于存储传热介质，所谓的传热介质是指吸收太阳光热量，并且将热量携带到用户端的物质，例如太阳能热水器中常常用水，或者防冻液作为传热介质。

集热管1是将太阳光的热量吸收并传递给内部的传热介质的部件，其包括外部的玻璃真空管11、内部的硬质内管2和硬质内管2内的填充体22。

硬质内管2设置在玻璃内管12内部形成的介质存储空间13内，玻璃真空管11中的玻璃内管12表面涂布有选择吸收层19，热水器工作时，选择吸收层19充分吸收太阳光的热量，并通过热传递使硬质内管2内的传热介质温度升高，硬质内管2内设置有填充体22，填充体22外围尺寸小于硬质内管2内部尺寸，使得传热介质进入硬质内管2后，被挤压在填充体22和硬质内管2之间的狭小空间内。

这使得集热管吸收到的太阳光热量被更少的传热介质吸收，所以传热介质温度会更快升高，并形成循环。而且由于集热管中的高温介质始终无法到达用户端，所以集热管中存储的传热介质越少，浪费的高温介质就越少，这有利于高温介质的充分利用。

所述填充体22与硬质内管2之间设置的定位部件是为了防止填充体22在硬质内管2内发生晃动。硬质内管2可以是任何具有较高强度且导热良好的材料，例如铜管、不锈钢管、氧化铝陶瓷管等。填充体22可以是实心结构，也可以是空心结构，采用空心结构时，填充体22内可以是真空状态，也可以充入惰性气体，降低其导热性。

所述水箱61下部与至少一根集热管1的内管开口端25连通，硬质内管2和填充体4之间的狭小空间与水箱61内部空腔形成一个整体的腔体，传热介质被加热后，可以在集热管1和水箱61之间形成循环。

同时由于硬质内管2外设置有玻璃真空管11，玻璃真空管11的内管和外管之间为真空，可以明显减少吸收的热量向集热管1外界散失。由于传热介质都存储在硬质内管2内，即使外部的玻璃真空管11破裂，也不会发生传热介质泄漏，整个热水系统还可以继续运转；需要维修时，只需要将破损的玻璃真空管11拆下，在原来的硬质内管2外套装上新的玻璃真空管即可。

所述填充体22只要是外围尺寸小于硬质内管2内部尺寸，即可在填充体22和硬质内管2之间形成存储介质的狭小空间，达到快速形成循环的效果，优选的，可以是所述填充体22为柱状结构，填充体22的外径小于硬质内管2内径。采用这种实施方式，填充体22可以与硬质内管2更好的配合，使传热介质分布更加均匀，所谓的柱状结构包括圆柱、棱柱等结构。

所述硬质内管2靠近所述集热管封闭端14的一端为内管封闭端21，所述填充体22靠近所述集热管封闭端14的一端为填充体底端23。内管封闭端21和填充体底端23只要是满足闭合结构即可，例如可以是封闭的平底结构，优选的可以是所述内管封闭端21和填充体22的两端均为弧形，且填充体底端23小于内管封闭端21。采用上述弧形结构的好处在于，硬质内管2和采用空心结构的填充体22可以更好的承受内部压力。

所述填充体22与硬质内管2之间设置的定位部件其作用在于防止填充体22在硬质内管2内发生晃动。其实现方式可以是将填充体22固定连接的方式，例如：所述定位部件为衔接件91，所述衔接件91两端分别与填充体22和硬质内管2固定连接。如图1中左边的集热管实施例所示，衔接件91将填充体22和硬质内管2固定连接在一起。固定连接的方式可以是焊接、粘接等方式。

要防止填充体22在硬质内管2内发生晃动，也可以是填充体22与硬质内管2可拆卸的连接，例如：所述定位部件为设置在填充体22侧面位置的定位支架92，所述定位支架92包括环形圈921，所述环形圈921上设置有至少三个弹性圈922，所述弹性圈922沿圆周均布，弹性圈922的一部分抵靠在硬质内管2内表面，另一部分抵靠在填充体22外表面。

如图3和图1中右边的集热管所示，定位支架92可以是具有弹性的材料制成，例如钢丝。安装好后，环形圈921套设在填充体22外围，三个弹性圈922上靠近环形圈921圆心的点所在的圆小于填充体22外围尺寸，使弹性圈922可以抵靠压紧在填充体22外表面，同样的原理，三个弹性圈922远离环形圈921圆心的点所在的圆大于硬质内管2的内径，使弹性圈922可以抵靠压紧在硬质内管2内表面。弹性圈922沿圆周均布可以保障填充体22表面平衡受力。

采用这种方式，填充体22可以在硬质内管2内方便的拆装。为防止填充体底端23与内管封闭端21过度接触而影响介质循环，还可以在填充体底端23和内管封闭端21之间也设置支架。

水箱61下部与集热管1的内管开口端25连通的方式，可以是任何常用的设置方式，例如水箱61下部与集热管1的内管开口端25为焊接并且连通，或者水箱61下部与集热管1的内管开口端25通过螺纹连接并且导通，优选的还可以是以下实施方式：

所述水箱61下部开设有热管孔4，与热管孔4连接设置有内管插接部5，内管插接部5与内管开口端25尺寸相适配，且内管开口端25与内管插接部5插接在一起，所述内管开口端25与内管插接部5之间设置有插接密封圈52。

如图1和图2所示，这种实施方式中，所述水箱61下部与内管开口端25的采用插接的方式连通，内管插接部5与内管开口端25尺寸相适配，且在两者之间设置有插接密封圈52，插接密封圈52可以保证插接位置不会发生泄漏。

上述实施方式中，插接方式既可以是内管开口端25插接于内管插接部5内，也可以是内管插接部5插接于内管开口端25内；所述内管插接部5可以是设置在水箱61内也可以设置在水箱61外。优选的，可以采用以下实施方式：

所述内管插接部5设置在水箱61外，所述内管插接部5内侧面设置有至少一个插接部凹槽51，所述插接密封圈52设置在插接部凹槽51内，所述内管开口端25插接于内管插接部5内部。

这种实施方式中，内管插接部5与热管孔4连接并且向水箱61外延伸，在内管插接部5内表面设置有插接部凹槽51，插接密封圈52设置在插接部凹槽51内，这样的设置可以将插接密封圈52限制在插接部凹槽51内，防止插接密封圈52位置滑动。所述插接密封圈52可以是任何常用的密封结构，例如，V型密封圈、O型密封圈等。

前述的几种实施方式中，硬质内管2与水箱61插接后，整个集热管1就与保温箱6连接在一起。为了进一步加强对外部的玻璃真空管11的固定效果，可以是所述水箱61外围包裹有保温层62，所述保温层62靠近内管插接部5的位置开设有玻璃管插接部65，玻璃管插接部65的开口尺寸与所述集热管开口端15的外围尺寸相适配，且集热管开口端15插接于玻璃管插接部65内；所述玻璃真空管11上靠近集热管开口端15的外圆周面与玻璃管插接部65内侧面之间还设置有橡胶弹性圈66，所述橡胶弹性圈66截面为L形，L形的一端伸入玻璃管插接部65内，L形的另一端抵靠在保温层62的外表面。

水箱61外围包裹的保温层62作用在于对传热介质保温，如图1和图2所示，所述内管开口端25插接在内管插接部5内，且玻璃真空管11的集热管开口端15插接在保温层62上的玻璃管插接部65内。这样可以使硬质内管2和玻璃真空管11同时与保温箱6实现固定。

当集热管开口端15插入玻璃管插接部65时，挤压橡胶弹性圈66，使橡胶弹性圈66变形外围尺寸变大，从而卡紧在玻璃管插接部65内。这使集热管开口端15固定得更加牢固。橡胶弹性圈66截面为L形可以防止安装集热管1时，橡胶弹性圈66滑入玻璃管插接部65内。

本实用新型所采用的集热管1，优选的，可以是所述硬质内管2的外径与玻璃内管12的内径相适配，使硬质内管2外表面与玻璃内管12内表面紧密接触，即是让硬质内管2尽量充满整个介质存储空间13。这样有利于选择吸收层19将热量尽快传递给硬质内管2和硬质内管2内的传热介质。

如果硬质内管2外表面与玻璃内管12内表面之间存在较大的间隙，则优选的，可以在所述玻璃内管12与硬质内管2之间，且靠近集热管开口端15的位置设置有集热管密封圈3。

一方面集热管密封圈3可以对内部的硬质内管2和外部的玻璃真空管11的相对位置进行固定，防止硬质内管2在介质存储空间13内发生晃动；另一方面集热管密封圈3可以阻止玻璃内管12与硬质内管2之间的空气向外流动，当玻璃内管12上的选择吸收层19吸收的太阳光热量向硬质内管2传递时，可以阻止热量会从玻璃内管12与硬质内管2之间的间隙向集热管1外流失，保温效果更好。

为了防止安装好的集热管密封圈3滑脱，还可以在所述硬质内管2外表面设置与集热管密封圈3适配的凹槽，所述集热管密封圈3设置在凹槽内。

所述集热管密封圈3可以是任何常用的密封件，例如V型密封圈，为了安装方便，优选的可以是O型密封圈。

前述实施方式中，利用集热管密封圈3可以阻止玻璃内管12与硬质内管2之间的空气向外流动来避免热量损失，但还是会有一部分热量以热传递的方式从集热管密封圈3向集热管1外散失。为避免这个问题，优选的，可以是在所述玻璃内管12与硬质内管2之间，且靠近集热管开口端15的位置设置有保温部件31。

保温部件31可以是能够承受集热管1工作时的温度，且具有保温性能的材料，例如，超细玻璃棉、硅酸铝纤维棉等。

所述玻璃内管12与硬质内管2之间设置保温部件31后，不仅可以阻止玻璃内管12与硬质内管2之间的空气向外流动，而且可以防止热量以热传递方式从保温部件31处向外散失。

在玻璃内管12与硬质内管2之间可以仅仅只设置保温部件31，也可以是同时配合设置集热管密封圈3与保温部件31。例如在所述玻璃内管12与硬质内管2之间，且靠近集热管开口端15的位置设置有集热管密封圈3和保温部件31，所述保温部件31位于集热管密封圈3与集热管开口端15之间。

上述实施方式中，集热管密封圈3和保温部件31同时起作用，可以最大程度减少从玻璃内管12与硬质内管2之间处发生的热量散失。

Claims (10)

1.紧凑式太阳能热水器，包括保温箱(6)和集热管(1)，所述保温箱(6)包括内部的水箱(61)，所述集热管(1)包括玻璃真空管(11)，所述玻璃真空管(11)为双层玻璃构成的杯状结构，玻璃真空管(11)一端为集热管封闭端(14)，另一端为集热管开口端(15)；玻璃真空管(11)包括内部的玻璃内管(12)，玻璃内管(12)内的空间为介质存储空间(13)，其特征在于，所述介质存储空间(13)内还设置有硬质内管(2)，所述硬质内管(2)靠近集热管封闭端(14)的一端为内管封闭端(21)，硬质内管(2)另一端为开口结构的内管开口端(25)，在所述硬质内管(2)内设置有填充体(22)，所述填充体(22)外围尺寸小于硬质内管(2)内部尺寸，所述填充体(22)与硬质内管(2)之间设置有定位部件；所述水箱(61)下部与至少一根集热管(1)的内管开口端(25)连通。

2.如权利要求1所述的紧凑式太阳能热水器，其特征在于，所述填充体(22)为柱状结构，填充体(22)的外径小于硬质内管(2)内径；所述填充体(22)靠近所述集热管封闭端(14)的一端为填充体底端(23)，所述内管封闭端(21)和填充体(22)的两端均为弧形，且填充体底端(23)小于内管封闭端(21)。

3.如权利要求1所述的紧凑式太阳能热水器，其特征在于，所述定位部件为衔接件(91)，所述衔接件(91)两端分别与填充体(22)和硬质内管(2)固定连接。

4.如权利要求1所述的紧凑式太阳能热水器，其特征在于，所述定位部件为设置在填充体(22)侧面位置的定位支架(92)，所述定位支架(92)包括环形圈(921)，所述环形圈(921)上设置有至少三个弹性圈(922)，所述弹性圈(922)沿圆周均布，弹性圈(922)的一部分抵靠在硬质内管(2)内表面，另一部分抵靠在填充体(22)外表面。

5.如权利要求1所述的紧凑式太阳能热水器，其特征在于，所述水箱(61)下部开设有热管孔(4)，与热管孔(4)连接设置有内管插接部(5)，内管插接部(5)与内管开口端(25)尺寸相适配，且内管开口端(25)与内管插接部(5)插接在一起，所述内管开口端(25)与内管插接部(5)之间设置有插接密封圈(52)。

6.如权利要求5所述的紧凑式太阳能热水器，其特征在于，所述内管插接部(5)设置在水箱(61)外，所述内管插接部(5)内侧面设置有至少一个插接部凹槽(51)，所述插接密封圈(52)设置在插接部凹槽(51)内，所述内管开口端(25)插接于内管插接部(5)内部。

7.如权利要求5所述的紧凑式太阳能热水器，其特征在于，所述水箱(61)外围包裹有保温层(62)，所述保温层(62)靠近内管插接部(5)的位置开设有玻璃管插接部(65)，玻璃管插接部(65)的开口尺寸与所述集热管开口端(15)的外围尺寸相适配，且集热管开口端(15)插接于玻璃管插接部(65)内；所述玻璃真空管(11)上靠近集热管开口端(15)的外圆周面与玻璃管插接部(65)内侧面之间还设置有橡胶弹性圈(66)，所述橡胶弹性圈(66)截面为L形，L形的一端伸入玻璃管插接部(65)内，L形的另一端抵靠在保温层(62)的外表面。

8.如权利要求1所述的紧凑式太阳能热水器，其特征在于，所述硬质内管(2)的外径与玻璃内管(12)的内径相适配。

9.如权利要求1所述的紧凑式太阳能热水器，其特征在于，所述玻璃内管(12)与硬质内管(2)之间，且靠近集热管开口端(15)的位置设置有集热管密封圈(3)；所述硬质内管(2)外表面设置有与集热管密封圈(3)适配的凹槽，所述集热管密封圈(3)设置在凹槽内，所述集热管密封圈(3)为O型密封圈，所述硬质内管(2)为不锈钢管。

10.如权利要求1所述的紧凑式太阳能热水器，其特征在于，所述玻璃内管(12)与硬质内管(2)之间，且靠近集热管开口端(15)的位置设置有保温部件(31)，所述保温部件(31)为硅酸铝纤维棉。