專利名稱：用于太陽能熱水器的吸熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一般熱管式太陽能熱水器，尤其指一種太陽能熱水器，它具有管路中充滿著熱媒的管系統(tǒng)，以及該管系統(tǒng)連接該太陽能熱水器的一吸熱裝置與一熱水儲槽。
傳統(tǒng)上，太陽能熱水器藉一吸熱裝置來吸收日光熱，以及將所吸收的日光熱積蓄于一蓄熱器中或一熱水儲槽內(nèi)以便于需要時使用所積存的熱能。有關(guān)本發(fā)明的太陽能熱水器，對于熟悉此項技術(shù)人士而言，為應(yīng)用熱管式的熱交換器，也就是指一種封閉循環(huán)的熱交換系統(tǒng)。而在此熱管式太陽能熱水器中，一充填于閉合管路中的熱媒在一吸熱元件內(nèi)吸收日光熱，因而被加熱至蒸發(fā)。當(dāng)吸熱元件的熱媒被加熱至預(yù)定的高溫時(因吸收日光熱的結(jié)果)，其相由液相變化至氣相，自然地往一位在較高位置的熱水儲槽的輻射管路流動。當(dāng)?shù)竭_(dá)該輻射管時，氣相熱媒輻射出熱給該熱水儲槽內(nèi)的水而被冷凝。由于冷凝的結(jié)果，該熱媒的相由氣相變成液相，接著再回到該吸熱元件，重覆前述日光熱的吸收與輻射。
此類熱管式的太陽能熱水器中，連接該吸熱裝置至熱水儲槽的管路系統(tǒng)內(nèi)呈真空。因此，熱管式太陽能熱水器與使用此重差的一傳統(tǒng)技術(shù)相較，在熱傳導(dǎo)顯示一優(yōu)異熱傳導(dǎo)速度，幾乎立即將該吸熱組件所吸收的熱傳導(dǎo)給該輻射元件的熱水儲槽內(nèi)的水，因而熱水器的熱效率可增至最大值。
然而，熱管式太陽能熱水器有一問題存在，即其管路系統(tǒng)的內(nèi)部須維持真空，否則無法動作。因此，使此類熱水器可靠性降低，以及制造時須要很多工時。
請參考圖6A與6B所示的先有技術(shù)的實(shí)施例，它們分別屬熱管式太陽能熱水器的具有輻射管路的一熱水儲槽與具有吸熱管路的一吸熱裝置。如圖6A所示，一U型管24焊接于相鄰的空心直管22的兩端的開口端上，每只空心直管上設(shè)有多個輻射鰭片23，以組成熱水儲槽的蛇形輻射管路。如圖6B所示的先有技術(shù)的吸熱裝置，多只中空直管26的兩端被焊接于一吸熱板28上，而該此管26呈等距隔開。當(dāng)完成管路26的焊接作業(yè)，管26的一開口端藉一U型管27與相鄰的管26的一端相連接，如此藉該等U型管27而將所有管26組成一蛇形吸熱管路。
但是，由于不良焊接、焊接處的腐蝕，以及熱水儲槽或吸熱裝置的內(nèi)在溫度反覆升降所引起焊接處的熱膨脹與收縮等等因素，管路系統(tǒng)的焊接處則易于龜裂，因此管路系統(tǒng)的內(nèi)部未連續(xù)真空狀態(tài)，而阻止了熱水器的動作。尤其是，對熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士，可知吸熱裝置的內(nèi)部偶而顯示一高于100℃的大溫度差，例如因一天溫差關(guān)系所致，于是使得先有技術(shù)的管路系統(tǒng)的問題更嚴(yán)重。
而且，管路系統(tǒng)的焊接處一般是被熱水儲槽所覆蓋，或被一道由強(qiáng)化玻璃制成的保護(hù)壁所保護(hù)。因而，即使在管路系統(tǒng)焊接處之一產(chǎn)生微小裂痕時，熱水儲槽或吸熱裝置將整體拆解，才可焊接修護(hù)該裂痕處。
太陽能熱水器利用日光熱，以致于其組件，特別是吸熱裝置，通常裝設(shè)于大樓的屋頂上，以可更有效地吸收日光熱量。因此，吸熱裝置的安裝與拆解就存在困難與危險。此外，由于熱水儲槽是與大樓內(nèi)的管路相連接，具有相當(dāng)?shù)闹亓?，因而?dāng)它需移下地面修護(hù)時，就必須使用特殊制備。
再且，先有技術(shù)熱管式太陽能熱水器管路系統(tǒng)的多處焊接部分增加了制造成本，并且由于管路存在熱變形與腐蝕使得熱水器可靠性大打折扣。
因此，本發(fā)明的目的是為了提供一種可克服前述諸問題的熱管式太陽能熱水器，它具有一管路系統(tǒng)，包含一熱水儲槽的輻射管路與一吸熱裝置的吸熱管路，每一管路皆屬無焊接過的固體，因此，可達(dá)到防止熱媒由管路系統(tǒng)外泄，以及維持管路系統(tǒng)內(nèi)部的真空。
本發(fā)明的另一目的是為了提供一種熱管太陽能熱水器，其輻射管路與多個輻射鰭片一體成形，因而可改善輻射效率。
為了達(dá)到前述的目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所完成的熱管式太陽能熱水器包含一蛇狀固體輻射管，該輻射管裝設(shè)于一輻射元件的熱水儲槽內(nèi)，其包含多只第一直管部分，且每一直管外表面設(shè)有多只輻射鰭片;以及與該多只第一直管部分一體成型的多只第一U型管部分，以相互連接該等第一直管部分;以及一蛇狀固體吸熱管，該吸熱管被裝設(shè)于一吸熱元件，并在該輻射元件與該吸熱元件兩者的外部與該輻射管連接，其包含焊接于一吸熱板上的多個第二直管部分，該吸熱板與該吸熱管內(nèi)部的熱媒進(jìn)行日光熱的交換;以及與該等第二直管部分一體成型的多只第二U型管部分，以相互連接該等第二直管部分。
本發(fā)明前述與其他目的，特點(diǎn)與其他優(yōu)點(diǎn)，可配合下列相關(guān)圖式從以下詳細(xì)說明中被進(jìn)一步了解，其中

圖1為本發(fā)明的一實(shí)施例的熱管式太陽能熱水器的立體示意圖;
圖2為本發(fā)明太陽能熱水器的一熱水儲槽的輻射管路的示意平面圖;
圖3為本發(fā)明太陽能熱水器的一吸熱裝置的平面圖;
圖4A至4C分別為本發(fā)明的其它實(shí)施例的太陽能熱水器的吸熱裝置的平面圖;
圖5A至5C為屬一種滾壓成型器的滾筒系統(tǒng)，其用于制作本發(fā)明太陽能熱水器的輻射管路，其中
圖5A為其前視圖;
圖5B為其側(cè)視圖;以及圖5C為滾筒系統(tǒng)中一可活動滾筒的平面圖;以及圖6A與6B分別為先有技術(shù)輻射管路與先有技術(shù)吸熱裝置的平面圖。
圖1揭示了本發(fā)明主要實(shí)施例的一熱管式太陽能熱水器，而圖2揭示了圖1太陽能熱水器中的熱水儲槽的輻射管路，以及圖3揭露了圖1太陽能熱水器的吸熱裝置。
如前述圖所示，該太陽能熱水器包含熱水儲槽1與吸熱裝置5，兩者藉充滿著熱媒的一管系統(tǒng)而互相連接。熱水儲槽1包括具有多只輻射鰭片3的蛇狀輻射管路2，而吸熱裝置5則包括呈蛇狀吸熱管路6與多個的吸熱板8。管中充填著熱媒的蛇狀輻射管路2是一蛇狀固體構(gòu)造，其包含多個直管部分，每一直管設(shè)有多個輻射鰭片3，以及與直管部分一體成型的多只U型管部分4。同樣的，充填著熱媒的蛇狀吸管路6也呈一蛇狀固體構(gòu)造，它包含各個焊接于吸熱板8的多個直管部分，以及與直管部分一體成型的多個U型管部分7。而輻射管路2與吸熱管路6于熱水儲槽1與吸熱裝置5兩者的外部互相連接。
吸熱管路6的多數(shù)直管部分焊接于各個吸熱板8上，以低溫焊接為佳，其安排方式為吸熱板8軸向的設(shè)于管路6的各個直管部分上。此實(shí)施例中，每只吸熱板8為一薄板，且壓設(shè)有軸向凹槽，以供裝設(shè)吸熱管路6的相關(guān)直管部分。由于吸熱管路6的直管部分裝設(shè)于各個吸熱板8的軸向凹槽內(nèi)，且焊固于該板8上，所以吸熱板8與管路6的接觸面增加，可改善其間的熱交換效果。于此本發(fā)明的主要實(shí)施例中，該等多數(shù)吸熱板8排列于同一平面上。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，如圖4A或4B所示，本發(fā)明的吸熱裝置包括一吸熱板件，以取代所述多只吸熱板8。此一實(shí)施例中，該吸熱板以壓制有可承接吸熱管路6的凹槽為佳。如圖4A所示實(shí)施例中，吸熱管路6置放于該吸熱板的多個凹槽內(nèi)，且其U型管部分7與其入口端與出口端均曝露于該吸熱板的外部。然而，如圖4B所示的實(shí)施例，具有U型管部分7與其入口端與出口端部分的吸熱管路6則承接于吸熱板件蛇狀凹槽內(nèi)。
如圖4C所示的實(shí)施例，吸熱裝置包括多只具有貫穿孔的吸熱板，以承接吸熱管路6。為了裝配本實(shí)施例的吸熱板與吸熱管路6，將一直線形吸熱管6插設(shè)于多只吸熱板的貫穿孔中，且吸熱板被互相隔開而且有空檔，于彎折組成U型管部分7后，仍位于管路6上。
根據(jù)本發(fā)明，該吸熱管路6可設(shè)置于兩只吸熱板之間，每板上具有軸向凹槽。即，如圖3所示主要實(shí)施例中，具有相同形狀的兩只吸熱板被重疊，其軸向凹槽完全相對，以承接吸熱管路6的相對應(yīng)的直管部分。此外，如圖4A或4B所示的實(shí)施例中，具有同一形狀之二只吸熱板，亦可重疊，致使彼此凹槽可互相完全相對，以承接吸熱管路6。此實(shí)施例中，二只吸熱板可互相焊接，譬如利用點(diǎn)焊，如此，它們可支撐并與吸熱管6接觸，而與吸熱管6不焊接。
熱水儲槽1的輻射管路2是與輻射鰭片3一體成型，使用如圖5A至5C所示的滾壓成型器的滾筒系統(tǒng)制備。于此種滾壓成型器中，其三只滾筒，兩者屬固定式滾筒9與10，另一者屬可活動式滾筒11，三者互呈平行排列，且軸向設(shè)置成如圖5B所示三角形的三頂點(diǎn)。每只滾筒9，10與11的滾筒表面各設(shè)有蝸形凹槽9′，10′或11′，而每只凹槽的深度則由滾筒的管入口端至管出口端逐漸加深。滾壓成型器亦包括一心軸14，是軸向地位于三只滾筒9，10與11之間，以便在制作輻射管路2的輻射鰭片3時，可防止管路的中空管子材料的收縮，以及使管子平穩(wěn)前進(jìn)。此時，可活動式滾筒11可依一把手13的旋轉(zhuǎn)而移位，如此當(dāng)滾壓成型器欲成型具有輻射鰭片3的管路部分時，可活動式滾筒11則移到其他滾筒9與10。而且，當(dāng)人們想成型輻射管路2的U型管部分4時，可縮回活動式滾筒11，以成型管路上無輻射鰭片3的部分，以對應(yīng)于U型管部分4。此處，以利用一液動或氣動活塞來驅(qū)動該活動式滾筒11為佳。
使用圖5A到5C所示的滾壓成型器的滾筒系統(tǒng)，制作具有輻射鰭片3的輻射管路2，一直管材料被通過三只滾筒9，10與11的滾壓空隙間。此時，活動式滾筒11后縮，如此管子上就形成無輻射鰭片3的預(yù)定長度，然后，該活動式滾筒11慢慢地向直管部分前移，因該管是介于滾筒9，10與11之間，且對應(yīng)于具有輻射鰭片3的直管部分，于是形成了直管部分上的輻射鰭片3。當(dāng)管件材料向前進(jìn)給，造成對應(yīng)U型管部分4的管件揚(yáng)部分移至滾筒時，回縮活動式滾筒11，以形成管路上無輻射鰭片3的部分。而活動式滾筒11接著向前移至滾筒9與10，于是形成管件材料上具有輻射鰭片3的另一部分，藉此制得直管上另一具有輻射鰭片3的部分。重覆前述的制法，以形成所需的輻射管路，結(jié)果于中空直管件材料上，就可交替獲得具有輻射鰭片3的管件部分以及對應(yīng)于U型管4的管件部分。最后，未具輻射鰭片3的管件部分，即可被平滑地彎折以形成U型管4部分。
為了制作具有吸熱管路6，以及焊接于該管路6的吸熱板8的吸熱裝置5，將多數(shù)吸熱板8焊接于一直管件上，而該些板件8是以等間距隔開。接著，未被焊接吸熱8板的管件部分被彎折以制作該吸熱管路6的U型管部分7。
當(dāng)制妥吸熱裝置5與輻射管路2之后，該輻射管路2被裝設(shè)于熱水儲槽1內(nèi)，并且管路2的一端被暴路于該儲槽1的外部，該輻射管2的暴露端被連接于暴露在該吸熱裝置5外的吸熱管路6的一端，在該吸熱裝置5與該熱水儲槽1兩者的外部例如以焊接方式連接。
本發(fā)明的太陽能熱水器，其熱水儲槽1的輻射管路2與吸熱裝置5的吸熱管路6并無焊接部分，以致于可完全防止熱膨脹與熱收縮以及腐蝕，進(jìn)而可阻止太陽能熱水器的管子破裂，提高了可靠度。由于吸熱管路以及輻射管中上無需焊接部分，亦可減低制造費(fèi)用。
如上所述，本發(fā)明太陽能熱水器移除了先有技術(shù)管路系統(tǒng)上的焊接部分，包括吸熱管路與輻射管路兩部分，完全避免了因輻射管路與吸熱管路的焊接部分容易發(fā)生熱膨脹、熱收縮以及腐蝕所造成的管路系統(tǒng)破裂的問題，進(jìn)而可防止管路系統(tǒng)中熱媒的外泄，以及可保持管路系統(tǒng)內(nèi)部的真空。因此本發(fā)明太陽能熱水器的管路系統(tǒng)幾乎無故障，所以可排除修護(hù)不良管路所需的繁重工作。
為了說明起見，本發(fā)明的較佳實(shí)施例已被描述，然而熟悉此項技術(shù)人士仍可在未脫離下列申請專利范圍及不脫離本發(fā)明的精神下作出多種修改、附加或替換。
權(quán)利要求
1.一種包含一吸熱元件與一輻射元件的太陽能熱水器，其特征在于包含一蛇狀固體輻射管，裝設(shè)于該輻射元件的一熱水儲槽內(nèi)，該輻射管包含多個的第一直管部分，每一直管部分的外表面設(shè)置有多只輻射鰭片；及多個的第一U型管部分，它與該等第一直管部分一體成型，以使得該等直管部分互相連接；以及一蛇狀固體吸熱管，裝設(shè)于該吸熱元件內(nèi)，該吸熱管在該輻射元件件及該吸熱元件兩者外部與該輻射管相連接，并且該吸熱管包含多個第二直管部分，被焊接于一吸熱板上，該吸熱板與該吸熱管內(nèi)的熱媒進(jìn)行日光熱的效換；以及多個的第二U型管部分，它與該等第二直管部分一體成型，以使得該等第二直管部分相互連接。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其中該輻射鰭片與該輻射管的直管部分一體成型。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其中該吸熱板包含一具有一凹槽的固體板，且該吸熱管的直管部分被承接于該凹槽，并與該凹槽焊接。
全文摘要
一種具有輻射管路與吸熱管路以太陽能熱水器，該兩管路均無焊接部分。本太陽能熱水器包含一設(shè)于一熱水儲槽內(nèi)的輻射管，以及一設(shè)于吸熱元件內(nèi)的吸熱管，且在該熱水器的輻射元件及吸熱元件兩者外部與該輻射管相連接。輻射管包括多個直管部分，且于其外周表面設(shè)有多個輻射鰭片，以及與該直管部分一體成型的多個U形部分。而吸熱管包括焊接至一吸熱板上的多個直管部分，以及與第二直管部分一體成型的多個U形管部分。
文檔編號F24J2/24GK1094153SQ93115029
公開日1994年10月26日 申請日期1993年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月24日
發(fā)明者元升鎬, 姜龍爀, 文基學(xué), 申漢澈 申請人:中央開發(fā)株式會社