专利名称：断水过热保护装置及带该装置的太阳能相变蓄热热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能热水器，特别是涉及一种断水过热保护装置及带该装置的太阳能相变蓄热热水器。
背景技术：
目前，太阳能热水器多为真空管式太阳能热水器，包括集热器、保温水箱、连接管 道和支架，保温水箱设置在支架的顶端，集热器设置在支架的前侧，集热器中的真空管倾斜 插装在支架前侧下部的托盒和保温水箱之间，连接管道设置在集热器及保温水箱内，用以 将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱输送到集热器。太阳能热水器新的发展趋势是使用相变材料，将相变材料设置在保温水箱内或集 热管内，相变材料蓄热密度较高，可吸收或释放大量热能，能大大提高太阳能热水器的吸热 效率、稳定供水水温，而且可使真空管式太阳能热水器的保温水箱体积大大减小，甚至省去 保温水箱，使太阳能热水器安装方便，有利于环保节能的太阳能热水器的推广应用。在太阳能过剩时，太阳能热水器内水温会很高，造成太阳能热水器内部热压过高， 尤其在外部断水的情况下，高热压会带来很大的安全隐患，但目前的太阳能热水器无论是 真空管式太阳能热水器还是太阳能相变蓄热热水器都没有设置防断水、过热的保护装置， 使得安全性能成为太阳能热水器推广应用的一个问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种断水过热保护装置及带该装置的太阳能相变蓄热热水 器，在断水过热情况下能自然散热，大大提高了太阳能热水器的安全性能。为了达到上述目的，本发明的技术方案是一种断水过热保护装置，其特征在于， 包括水箱以及设置在水箱箱体上的温控阀、通水口和出水口，所述通水口上设有单向阀，限 制水只能从箱内流出箱外。本发明另一技术方案是，一种带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，包 括数个太阳能集热管、进水管、出水管、保温层、数个相变蓄热器和断水过热保护装置；各相变蓄热器设置在各太阳能集热管内；所述进水管套在出水管内；所述出水管与相变蓄热器连接；所述断水过热保护装置分别与进水管、出水管连接；所述保温层包于出水管、太阳能集热管和出水管的连接口以及太阳能集热管上端 的外部。上述带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其中，所述进水管由进水总 管与数个导流管连接贯通构成；所述出水管由出水总管与数个换热管连接贯通构成；各换 热管设置在各相变蓄热器中；所述各导流管置于各换热管内，进水总管设置在出水总管内。上述带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其中，所述断水过热保护装置，包括水箱以及设置在水箱箱体上的温控阀、通水口和出水口 ；所述温控阀与出水总管相连；所述通水口上设有单向阀，限制水只能从箱内流出箱外，该通水口与进水总管相连。上述带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其中，所述进水总管露在保 温层外的一端处设有单向阀，限制水只能从外部流入进水管内；所述出水总管露在保温层 外的一端处设有压控阀。上述带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其中，所述温控阀包括阀体、 弹簧、阀芯芯体、相变材料、弹性元件、阀芯封头、顶杆、阀盖和连接口 ；所述连接口设置在阀体底端的中央，该连接口与出水总管相连；所述阀盖设置在阀体的顶端，该阀盖与阀体固定连接；所述阀盖设有一空腔，所述空腔的顶端设有至少一出水口，该空腔的底端设有一 阀口 ；所述阀芯芯体设置在阀体腔内的上部，该阀芯芯体一端封闭，另一端开口 ；所述弹簧设置在阀体的腔内，该弹簧的一端与阀体的底端连接，其另一端与阀芯 封头连接；所述相变材料置入阀芯芯体内；所述弹性元件设置在阀芯芯体的开口端上，该弹性元件与阀芯芯体内的相变材料 紧密接触；所述弹性元件的中央为一 “U”型凹槽；所述顶杆的一端置入弹性元件的“U”型凹槽内，其另一端穿过空腔底端的阀口伸 入空腔内，不接触空腔的顶端；所述阀芯封头设置在弹性元件的顶端、环绕顶杆，该阀芯封头与空腔底端的阀口 接触，形成密封封口。上述带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其中，所述相变蓄热器包括 固定端盖、管体、紧固端盖和相变材料，所述管体两端开口，所述固定端盖设置在管体的一 端，该固定端盖与太阳能集热管的封闭端相对应，所述紧固端盖设置在管体的另一端，所述 相变材料置入管体内。上述带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其中，所述固定端盖由尾端 盖和数个支架组成，所述数个支架垂直设置在管体下部的内壁上或垂直设置在尾端盖的一 侧面，所述支架撑托着换热管。上述带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其中，所述紧固端盖包括首 端盖、弹性密封圈、挡环、密封脂和压紧盖，所述首端盖一端的内壁上设有突台，其另一端的 外壁上设有凹槽，首端盖设有突台的一端与管体连接，所述压紧盖插接在首端盖外壁上的 凹槽内，所述弹性密封圈和挡环以相间隔的方式叠加在首端盖的突台与压紧盖之间，所述 密封脂填充于弹性密封圈、挡环以及换热管之间的间隙内。上述带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其中，还包括恒温阀和辅助 加热器；所述恒温阀串接在进水总管与出水总管之间；所述辅助加热器的进入口与出水总
管连接。本发明由于采用上述技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效 果1、本发明断水过热保护装置及带该装置的太阳能相变蓄热热水器由于设有断水过热保护装置，能在断水过热情况下自然散热，有效防止相变蓄热器过热，大大提高太阳能 热水器的安全性能。2、本发明断水过热保护装置及带该装置的太阳能相变蓄热热水器由于设有单向 阀与温控阀，能减少太阳能热水器在正常水压无过热状态下的热量损失。3、本发明断水过热保护装置及带该装置的太阳能相变蓄热热水器由于设有恒温 阀与辅助加热器与太阳能集热复合使用，使出水温度稳定性高，太阳能优先使用，太阳能不 足时也能保证热能的供给。
图1是本发明断水过热保护装置的结构示意图。图2是本发明带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器实施例一的结构示 意图。图3是本发明中温控阀的结构示意图。图4是本发明中太阳能集热管的结构示意图。图5是本发明中相变蓄热器实施例一的结构示意图。图6是本发明中相变蓄热器实施例二的结构示意图。图7是本发明中太阳能集热管、相变蓄热器、换热管和导流管结合的结构示意图。图8是本发明带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器实施例二的结构示 意图。
具体实施例方式以下参见附图具体说明本发明的较佳实施方式参见图1，一种断水过热保护装置，包括水箱8以及设置在水箱8箱体上的温控阀 4、通水口 9和出水口 11，所述通水口 9上设有单向阀10，限制水只能从箱内流出箱外。参见图2，一种带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，包括数个太阳能集 热管1、数个相变蓄热器2、进水管、出水管、保温层3和断水过热保护装置；各相变蓄热器2设置在各太阳能集热管1内；所述进水管套在出水管内；所述出水管与相变蓄热器2连接；所述断水过热保护装置分别与进水管、出水管连接；所述保温层3包于出水管、太阳能集热管1和出水管的连接口以及太阳能集热管 1上端的外部。所述进水管由进水总管51与数个导流管52连接贯通构成；所述出水管由出水总管61与数个换热管62连接贯通构成；各换热管62设置在各相变蓄热器2中；所述各导流管52置于各换热管62内，进 水总管51设置在出水总管61内。所述断水过热保护装置，包括水 箱8以及设置在水箱8箱体上的温控阀4、通水口 9和出水口 11 ；所述温控阀4与出水总管61相连；
所述通水口 9上设有单向阀10，限制水只能从箱内流出箱外，该通水口 9与进水总 管51相连；所述进水总管51露在保温层3外的一端处设有单向阀13，限制水只能从外部流入 进水管内；所述出水总管61露在保温层3外的一端处设有压控阀12。所述单向阀13在进水管断水情况下保证水箱8内的水不从进水总管51流出，所 述压控阀12在进水管断水情况下保证水箱8内的水不从出水总管61流出。参见图3，所述温控阀4包括阀体41、弹簧42、阀芯芯体43、相变材料44、弹性元件 45、阀芯封头46、顶杆47、阀盖48和连接口 40 ；所述连接口 40设置在阀体41底端的中央，该连接口 40与出水总管61相连；所述阀盖48设置在阀体41的顶端，该阀盖48与阀体41固定连接；所述阀盖48设有一空腔410，所述空腔410的顶端设有至少一出水口 49，该空腔 410的底端设有一阀口 411 ；所述阀芯芯体43设置在阀体41腔内的上部，该阀芯芯体43 —端封闭，另一端开 Π ；所述弹簧42设置在阀体41的腔内，该弹簧42的一端与阀体41的底端连接，其另 一端与阀芯封头46连接；所述相变材料44置入阀芯芯体43内；所述弹性元件45设置在阀芯芯体43的开口端上，该弹性元件45与阀芯芯体43 内的相变材料44紧密接触；所述弹性元件45的中央为一 “U”型凹槽；所述顶杆47的一端置入弹性元件45的“U”型凹槽内，其另一端穿过空腔410底 端的阀口 411伸入空腔410内，不接触空腔410的顶端；所述阀芯封头46设置在弹性元件45的顶端、环绕顶杆47，该阀芯封头46与空腔 410底端的阀口 411接触，形成密封封口。上述温控阀4中，阀体41用于连接出水总管61，弹簧42将阀芯封头46压紧于阀 口 411，阀芯芯体43用于存放相变材料44，弹性元件用于密封相变材料44。所述温控阀4的工作原理为温度不高时，相变材料44体积较小，顶杆47不接触 空腔410的顶端，阀芯封头46压封阀口 411，使温控阀4处于断开状态；在高温下，相变材 料44由固体变成液体，体积大幅膨胀，挤压弹性元件45，弹性元件45将相变材料44膨胀产 生的压力传递给顶杆47，顶杆47在压力作用下向空腔410的顶端移动，接触空腔410的顶 端并受到空腔410顶端的阻挡，反推弹性元件45，致使阀芯封头46后退，打开温控阀4的阀 Π 411。参见图4，所述太阳能集热管1由外玻璃管11、内玻璃管12组成，所述外玻璃管11和内玻璃管12均一端封闭，另一端开口，内、外玻璃管12和11同向相套，在开口端内、外玻 璃管12和11熔接形成一真空腔14。所述外玻璃管11和内玻璃管12均呈“U”型。参见图5，所示为相变蓄热器2的一实施例，所述相变蓄热器2包括固定端盖21、 管体22、紧固端盖23和相变材料7，所述管体22两端开口，所述固定端盖21设置在管体22 的一端，该固定端盖21与太阳能集热管1的封闭端相对应，所述紧固端盖23设置在管体22 的另一端，所述相变材料7置入管体22内。
所述固定端盖21由尾端盖24和数个支架25组成，所述数个支架25垂直设置在 管体22下部的内壁上，所述支架25撑托着换热管62。所述支架25可为圆环或叉状。
所述相变蓄热器2的管体22连接紧固端盖23的一端为收缩口，所述紧固端盖23 卡在管体22的收缩口内，所述紧固端盖23与管体22的收缩口之间设有弹性密封圈20，形 成紧固端盖23与管体22的收缩口弹性收缩连接。所述紧固端盖23包括首端盖26、弹性密封圈27、挡环28和压紧盖30，所述首端盖 26 一端的内壁上设有突台，其另一端的外壁上设有凹槽，首端盖26设有突台的一端与管体 22连接，所述压紧盖30插接在首端盖26外壁上的凹槽内，所述弹性密封圈27和挡环28以 相间隔的方式叠加在首端盖26的突台与压紧盖30之间。在弹性密封圈27、挡环28以及换热管4之间的间隙内可填充密封脂29。参见图6，所示为相变蓄热器2的第二实施例，实施例二与实施例一的区别在于， 所述数个支架25垂直设置在尾端盖24的一侧面；所述紧固端盖23焊接在管体22上。所述相变蓄热器2的工作原理是太阳能集热管1吸收太阳能并将太阳能转化成 热能，热能经管体22传递给相变材料6，相变材料6贮存热能，冷水由进水总管51流入各导 流管52，此时，相变材料6将贮存的热能释放出来，释放出的热能经换热管62传递给导流管 52导入的冷水，冷水吸热后变成热水，热水经换热管62流入出水总管61，向外供热水；当太 阳能过剩时，相变材料7会过热，导致相变蓄热器2管体22内压力不断上升，相变蓄热器2 管体22内的高压力能推动换热管62向外移动，释放出高压力，完成过热卸载。参见图7，所述相变蓄热器2设置在太阳能集热管1的内玻璃管12内，所述相变蓄 热器2与内玻璃管12的内表面之间设有间隙。所述换热管62为一端封闭、另一端开口的直管，所述换热管62的封闭端63置入 相变蓄热器2内，该封闭端63位于数个支架25间，并与相变蓄热器2的尾端盖24设有间 隙，所述换热管62的开口端64的外表面设有接口 65，该接口 65与出水总管61连接。所述换热管62可通过其接口 65与出水总管61快速装配，因此，安装、拆卸非常方 便。所述换热管62与紧固端盖23相对应的部位与紧固端盖23的弹性密封圈27滑动 连接。所述导流管52为两端均开口的直管道，该导流管52插入换热管62内，并与换热 管62的封闭端63设有间隙。导流管52插入换热管62内形成了水的山型流道，增大了换热面积，使换热比较均 勻。所述相变材料7置于相变蓄热器2的管体22内，填充管体22的内表面与换热管 62之间的间隙。相变材料7置于管体22内，避免了相变材料7与外界大气接触造成材料变性、大 气污染的问题，而且还能防止相变材料7泄露。所述相变材料7可以为水化物、石蜡或浙青。所述带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器的工作原理是在正常水压 (进水管正常供水)非过热状态下，进水总管51上的单向阀13打开，断水过热保护装置的单向阀10断开，温控阀4也处于断开状态，进水管、相变蓄热器2和出水管内的水与水箱 8内的水相对是分离的，相变蓄热器2管内热量也很少传递给水箱8 ；在正常水压过热状态 下，相变蓄热器2过热，温控阀4打开，出水管热水在进水管水压作用下排入水箱8，冷水自 进水总管51经导流管52进入相变蓄热器2，完成相变蓄热器2降温过程，当水箱8盛满后， 多余的水由排水口 11排出；在断水(进水管不供水)过热状态下，进水总管51上的单向阀 13断开，断水过热保护装置的单向阀10打开，温控阀4打开，由于出水管内水的温度相对水 箱8内水的温度较高，出水管热水密度相对较小，在重力作用下出水管热水经温控阀4会向 上移动至水箱8，而水箱8内冷水会经断水过热保护装置的单向阀10、进水管总管51、导流 管52进入相变蓄热器2，相变蓄热器2得以冷却。参见图8，带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，还包括恒温阀14和辅 助加热器15 ；所述恒温阀14串接在进水总管51与出水总管61之间；所述辅助加热器15的进入口与出水总管61连接。 所述恒温阀14在热水温度超过设定温度时与进水总管51中的冷水接通，以此来 降低热水温度变成温水，温水经辅助加热器15流出以供使用，此时，辅助加热器15不工作； 恒温阀14在热水温度低于设定温度时与进水总管51中的冷水切断，热水进入辅助加热器 15，热水经辅助加热器15进一步加热后达到设定温度以供使用，此时，辅助加热器15工作。
权利要求
一种断水过热保护装置，其特征在于，包括水箱(8)以及设置在水箱(8)箱体上的温控阀(4)、通水口(9)和出水口(11)，所述通水口(9)上设有单向阀(10)，限制水只能从箱内流出箱外。
2.—种带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，包括数个太阳能集热管(1)、 进水管、出水管和保温层(3)，其特征在于，还包括数个相变蓄热器(2)和断水过热保护装 置；各相变蓄热器(2)设置在各太阳能集热管(1)内； 所述进水管套在出水管内； 所述出水管与相变蓄热器(2)连接； 所述断水过热保护装置分别与进水管、出水管连接；所述保温层⑶包于出水管、太阳能集热管⑴和出水管的连接口以及太阳能集热管 (1)上端的外部。
3.如权利要求2所述的带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其特征在于， 所述进水管由进水总管(51)与数个导流管(52)连接贯通构成；所述出水管由出水总管 (61)与数个换热管(62)连接贯通构成；各换热管(62)设置在各相变蓄热器(2)中；所述 各导流管(52)置于各换热管(62)内，进水总管(51)设置在出水总管(61)内。
4.如权利要求3所述的带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其特征在于， 所述断水过热保护装置，包括水箱(8)以及设置在水箱(8)箱体上的温控阀(4)、通水口(9)和出水口(11)；所述温控阀(4)与出水总管(61)相连；所述通水口(9)上设有单向阀(10)，限制水只能从箱内流出箱外，该通水口(9)与进水总管(51)相连。
5.如权利要求2所述的带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其特征在于， 所述进水总管(51)露在保温层(3)外的一端处设有单向阀(13)，限制水只能从外部流入进 水管内；所述出水总管(61)露在保温层(3)外的一端处设有压控阀(12)。
6.如权利要求2所述的带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其特征在于， 所述温控阀⑷包括阀体(41)、弹簧(42)、阀芯芯体(43)、相变材料(44)、弹性元件(45)、 阀芯封头(46)、顶杆(47)、阀盖(48)和连接口 (40)；所述连接口(40)设置在阀体(41)底端的中央，该连接口(40)与出水总管(61)相连； 所述阀盖(48)设置在阀体(41)的顶端，该阀盖(48)与阀体(41)固定连接； 所述阀盖(48)设有一空腔(410)，所述空腔(410)的顶端设有至少一出水口(49)，该 空腔(410)的底端设有一阀口(411)；所述阀芯芯体(43)设置在阀体(41)腔内的上部，该阀芯芯体(43) —端封闭，另一端 开口 ；所述弹簧(42)设置在阀体(41)的腔内，该弹簧(42)的一端与阀体(41)的底端连接， 其另一端与阀芯封头(46)连接；所述相变材料(44)置入阀芯芯体(43)内；所述弹性元件(45)设置在阀芯芯体(43)的开口端上，该弹性元件(45)与阀芯芯体 (43)内的相变材料(44)紧密接触；所述弹性元件(45)的中央为一 “U”型凹槽；所述顶杆(47)的一端置入弹性元件(45)的“U”型凹槽内，其另一端穿过空腔(410) 底端的阀口(411)伸入空腔(410)内，不接触空腔(410)的顶端；所述阀芯封头(46)设置在弹性元件(45)的顶端、环绕顶杆(47)，该阀芯封头(46)与 空腔(410)底端的阀口(411)接触，形成密封封口。
7.如权利要求2所述的带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其特征在于， 所述相变蓄热器(2)包括固定端盖(21)、管体(22)、紧固端盖(23)和相变材料(7)，所述管 体(22)两端开口，所述固定端盖(21)设置在管体(22)的一端，该固定端盖(21)与太阳能 集热管(1)的封闭端相对应，所述紧固端盖(23)设置在管体(22)的另一端，所述相变材料 (7)置入管体(22)内。
8.如权利要求7所述的带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其特征在于， 所述固定端盖(21)由尾端盖(24)和数个支架(25)组成，所述数个支架(25)垂直设置在 管体(22)下部的内壁上或垂直设置在尾端盖(24)的一侧面，所述支架(25)撑托着换热管 (62)。
9.如权利要求6所述的带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其特征在于， 所述紧固端盖(23)包括首端盖(26)、弹性密封圈(27)、挡环(28)、密封脂(29)和压紧盖 (30)，所述首端盖(26) —端的内壁上设有突台，其另一端的 外壁上设有凹槽，首端盖(26) 设有突台的一端与管体(22)连接，所述压紧盖(30)插接在首端盖(26)外壁上的凹槽内， 所述弹性密封圈(27)和挡环(28)以相间隔的方式叠加在首端盖(26)的突台与压紧盖 (30)之间，所述密封脂(29)填充于弹性密封圈(27)、挡环(28)以及换热管(62)之间的间 隙内。
10.如权利要求2所述的带断水过热保护装置的太阳能相变蓄热热水器，其特征在于， 还包括恒温阀(14)和辅助加热器(15)；所述恒温阀(14)串接在进水总管(51)与出水总 管(61)之间；所述辅助加热器(15)的进入口与出水总管(61)连接。
全文摘要
本发明涉及一种断水过热保护装置及带该装置的太阳能相变蓄热热水器，包括数个太阳能集热管、进水管、出水管、保温层、数个相变蓄热器和断水过热保护装置；各相变蓄热器设置在各太阳能集热管内；所述进水管套在出水管内；所述出水管与相变蓄热器连接；所述断水过热保护装置分别与进水管、出水管连接；所述保温层包于出水管、太阳能集热管和出水管的连接口以及太阳能集热管上端的外部。本发明断水过热保护装置及带该装置的太阳能相变蓄热热水器能在断水过热情况下自然散热，有效防止相变蓄热器过热，大大提高太阳能热水器的安全性能。
文档编号F24J2/46GK101846408SQ200910048480
公开日2010年9月29日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者苏树强 申请人:上海锦立新能源科技有限公司