CN102393088A - 强制式太阳能储热循环***及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种强制循环式太阳能储热循环***，系由一保温水箱以及一个与保温水箱连接的太阳能集热装置所组成；其中之保温水箱，包括：一水箱内胆，一套设在所述水箱内胆外部之保温层，一套设在所述保温层外部之水箱外皮及至少一嵌设在所述水箱内胆与所述水箱外皮间的保温层中的能量传递控制装置，其中，所述之能量传递控制装置的特征在于：一内包覆套，为一封闭结构；至少一缓冲组件，为一封闭结构并配置在所述内包覆套内；及一相变材料，配置并封闭于所述内包覆套中；一外包覆套，包覆所述内包覆套。

Description

强制式太阳能储热循环***及制备方法

 

技术领域

    本发明属于太阳能储热***领域，更具体地，涉及一种在太阳能储热***中，配置能量传递控制装置的防过热保温水箱，藉由能量传递控制装置内材料跟随温度起相变之功能，当保温水箱内温度过高时，由能量传递控制装置将部分热量快速传递至保温水箱外，使得太阳能储热***具有较高的安全性。

 

背景技术

电热水器、太阳能热水***、太阳能供热供暖装置已进入市场多年，其中，保温水箱一直是上述产品的重要部件。而保温水箱的防过热技术是一个产品研发的关键技术。特别是，保温水箱都是放置于室内，故当保温水箱内的水温过高时，可能会造成保温水箱的爆裂，而危及到用户的人身安全。

现有的电热水器、太阳能热水***、太阳能供热供暖装置的保温水箱一般都有防过热的安全设计，包括：（1）非承压产品中的利用水蒸发防止过热；（2）承压产品中利用温度压力安全阀（简称TP阀）排出热水或蒸汽防止过热；（3）还有利用散热器进行散热循环实现防过热。其中，（1）（2）两种方法需要排出水汽，除了给用户带来较多不便，也会造成人身安全、水资源浪费和结垢的问题；而第（3）种方法虽然可以起较佳的散热效果，但***复杂，成本较高。

 

发明内容

为了解决现有的利用水汽排热的防过热保温水箱，需要排出水汽给用户带来的不便，而且也会造成水资源浪费和结垢的问题，以及利用散热器进行散热循环实现防过热，***设计过于复杂及成本较高的问题。

本发明之一主要目的在于提供一种配置有防过热保温水箱的强制式太阳能储热循环***，藉由保温水箱内部保温层中的能量传递控制装置，通过此能量传递控制装置内包覆材料的相变功能，将过高温度的保温水箱中的部分热能转移出去，藉此防止保温水箱发生过热，使得本发明之防过热保温水箱具有较高的安全性。

本发明之另一主要目的在于提供一种配置有防过热保温水箱的强制式太阳能储热循环***，是使用成本较低的能量传递控制装置，通过此能量传递控制装置内包覆材料的相变功能，将过高温度的保温水箱中的部分热能转移出去，藉此防止保温水箱发生过热，使得本发明之防过热保温水箱具有较低的制造成本。

依据上述目的，本发明首先提供一种强制式太阳能储热循环***，由一防过热保温水箱、一太阳能集热装置及一控制装置所组成，防过热保温水箱的一侧边上配置有一热水出口并于另一侧边上配置一热水入口，而热水入口与一热水管线连接，而于太阳能集热装置的一端配置有一入口及另一端配置有一出口，入口与一冷水管线连接，而出口经由热水管线与热水入口连接，及一控制装置3是与一配置于冷水管线中的马达连接，其中，强制式太阳能储热循环***的特征在于：所述之防过热保温水箱中配置有至少一个能量传递控制装置，此能量传递控制装置包括：一包覆套，为一封闭结构；及一相变材料，配置并封闭于所述包覆套内。

本发明接着提供一种强制式太阳能储热循环***的制备方法，其步骤如下：提供一个太阳能集热装置，其一端配置有一入口及另一端配置有一出口，入口与一冷水管线连接，而出口经由热水管线连接；提供一个外部防过热保温水箱，其一侧边上配置有一热水出口并于另一侧边上配置一热水入口，而热水入口与热水管线连接，其中外部防过热保温水箱包括一水箱内胆，一个套设在水箱内胆外部之保温层，一个套设在保温层外部之水箱外皮；提供一马达，是将其配置于冷水管线中；提供一控制装置，是与马达连接，用以控制马达；及提供至少一能量传递控制装置，是嵌设在水箱内胆与水箱外皮之间的保温层中，而能量传递控制装置包括：至少一个包覆套，为一封闭结构；及一相变材料，配置并封闭于包覆套内。

经由本发明所提供的太阳能储热***设计，不仅可防止水箱发生过热，亦可减少水资源的浪费及降低设计成本。

 

附图说明

读者在参照附图阅读本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中：

图1  是本发明的防过热保温水箱剖面图；

图2  是本发明的防过热保温水箱的保温层剖面图；

图3A是本发明的能量传递控制装置另一配置示意图；

图3B是本发明的能量传递控制装置另一配置俯视图；

图4A是本发明的能量传递控制装置第一实施例示意图；

图4B是本发明的能量传递控制装置第二实施例示意图；

图5A是本发明的能量传递控制装置第一实施例剖面图；

图5B是本发明的能量传递控制装置第二实施例剖面图；

图6  是本发明的一种强制式太阳能储热循环***

附图中主要组件符号说明

防过热保温水箱            1

水箱内胆                  10

冷水进口                                 13

热水出口                                 14

冷水入口                                 141

进水口                    101

进水阀                    1011

出水口                    103

出水阀                    1031

循环出水口                105

循环出水阀                1051

太阳能集热装置                     2

保温层                    20

集热组件                                 21

入口                                        22

出口                                        23

控制装置                                 3

水箱外皮                  30

能量传递控制装置          40

缓冲组件                  401

尼龙绳                    4011

内包覆套                  403

外包覆套                  405

相变材料                  50

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。由于本发明公开了一种防过热保温水箱之构造，其中所使用的由相变材料所形成的能量传递控制装置及由高分子材料所形成的保温材料等，已为本领域普通技术人员所能理解，故以下文中的说明，不再对这些材料的特性作完整描述。同时，以下文中所对照的附图，意在表达与本发明特征有关的结构的含义，并未亦不需要依据实际尺寸完整绘制，在先声明。

 

第一实施例：防过热保温水箱

本发明提出第一实施例，请参考图1，是本发明的防过热保温水箱剖面图。如图1所示，防过热保温水箱1，包括：一水箱内胆10，一套设在所述水箱内胆10外部之保温层20，一套设在所述保温层20外部之水箱外皮30；其中，防过热保温水箱1还包括一进水口101及控制进水量之进水阀1011；一出水口103及控制出水量之出水阀1031；一循环出水口105及控制循环出水量之循环出水阀1051。其中，水箱内胆10可采用搪瓷内胆、钢塑内胆、不锈钢内胆或者工程塑料等作为材料；保温层20的材料可采用聚氨酯、聚苯乙烯、岩棉或者玻璃棉等；水箱外皮30可采用镀锌铁皮、喷漆铁皮、喷塑铁皮、不锈钢或者塑料等作为材料。

接着，请参考图2，是本发明的防过热保温水箱的保温层剖面图。如图2所示，在水箱内胆10与水箱外皮30间的保温层20中，嵌设至少一个能量传递控制装置40，且每一能量传递控制装置40是以纵向水平且间隔地嵌设在保温层20中，且与水箱内胆10及水箱外皮30完全接触，同时各个能量传递控制装置40的两端与水箱内胆10与水箱外皮30的两端之间必须保留适当之空间。主要是当保温层20以发泡材质来进行充填发泡时，能量传递控制装置40周围所保留的空间可利发泡材质流动，避免阻塞，以增加保温层之保温效果。

再接着，请参考图3A及图3B，是本发明的能量传递控制装置另一配置示意图，如图3A所示，能量传递控制装置40是以横向水平且间隔地设置；再如图3B所示，当能量传递控制装置40以横向水平且间隔地设置于保温层20中时，其能量传递控制装置40可以形成为C环结构，其中每一个C环结构的能量传递控制装置40的两端与水箱内胆10与水箱外皮30的两端之间必须保留适当之空间，以利发泡材质流动，避免阻塞。

在此要强调，复数个能量传递控制装置40其配置方式包括：间隔地垂直、平行、斜向、弯曲或交错配置等，本发明并不对配置方式加以限定。

接着，请参考图4A，是本发明的能量传递控制装置示意图。如图4A所示，能量传递控制装置40包括：一外包覆套405，为耐高温及膨胀性能高之绝缘材料，本发明采用橡胶材质的三元乙丙材料，但并无限定其它绝缘材料；一内包覆套403，配置在外包覆套405内，为具有导热性的材质，本发明采用铝塑复合材质；至少一缓冲组件401，配置在内包覆套403内；以及一个被包覆在内包覆套403中的相变材料50所组成。在本实施例中的缓冲组件401可以是一种充气条，是于每一充气条中充入气体后封口，而充气条也可以是铝塑复合材质。要强调的是，配置缓冲组件401之目的，是在能量传递控制装置40中的相变材料50由固态转变成液态的相变过程中，起吸收体积增加的缓冲作用，同时将缓冲组件401分为竹节多段状之目的，是当相变材料50相变为液态后，能够通过竹节状的间隙来增加液态的对流效果。很明显地，增加外包覆套405之目的是将内包覆套403拘束在一定形状及空间内，特别是于内包覆套403内的中的相变材料50相变为液态时，能够均匀地保持在内包覆套403。

再接着，请参考图5A，是本发明的能量传递控制装置剖面图。如图5A所示，在制作能量传递控制装置40时，会先将充入气体后并封口的缓冲组件401放入内包覆套403内，接着将熔化之相变材料50进行定量灌装，使熔化之相变材料50装入带有缓冲组件401的内包覆套403内；之后，待相变材料50固化后进行抽真空封口；再接着，再对其进行升温熔化，查看内包覆套403是否漏料，如包装无问题后，再将内包覆套403放入外包覆套405内，并再次进行抽真空封口，即完成能量传递控制装置40。配置缓冲组件401之目的，是在能量传递控制装置40中的相变材料50由固态转变成液态的相变过程中，起吸收体积增加的缓冲作用，同时也能藉由这些缓冲组件401所占的空间，来减少相变材料50的灌装量。

本发明之相变材料50可选择石蜡、聚乙二醇，氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、硫代硫酸钠、磷酸钠、磷酸钾、硝酸镁、氯化镁、氢氧化钡水合物，或者乙酰胺其中一为材料。特别要强调，本发明之相变材料50在固态时，其具有导热能力差之特性，而当相变材料50遇热并达到相变温度后，即会从固态相变为液态；当本发明之相变材料50相变为液态后，即具有对流传热之特性，传热能力迅速提高。故当本发明之能量传递控制装置40已配置于防过热保温水箱1之保温层20中，并且与水箱内胆10及水箱外皮30完全接触后，当防过热保温水箱1中的水温升高至相变材料50的相变温度以上时，相变材料50会从固态相变为液态，即可利用相变材料50于液态具有对流传热之特性，通过液态的对流换热能力，将过高温度的防过热保温水箱1中的部分热量通过水箱内胆10、相变材料变成液态的能量传递控制装置40至与大气室温接触的水箱外皮30的路径后，将热量传递至大气中，达到快速散热之效果；当防过热保温水箱1中的水温降低至相变材料50的相变温度以下时，能量传递控制装置40中的相变材料50则会相变回固态，此时即可通过能量传递控制装置40中的相变材料50于固态导热差之特性，以达到水箱保温之目的。

以一实施例来说，当选择以石蜡作为相变材料50时，石蜡其密度为0.9g/cm3，导热系数为0.15W/m.K，其相变温度为58~62℃，亦即超过此温度时，相变材料50便会熔化成液态。因此，当要将能量传递控制装置40嵌设在水箱内胆10与水箱外皮30间的保温层20中时，可先将能量传递控制装置40内的相变材料50升温熔化，使能量传递控制装置40可弯曲或形变，以便嵌设在保温层20中(如上述的C环结构)；此方法除了可以方便将能量传递控制装置40嵌设在保温层20中，同时，由于能量传递控制装置40可弯曲或形变，故可以与水箱内胆10及水箱外皮30完全接触，待降温并固化后，便完成配置；之后，再进行发泡材质的充填。

以60L(公升)的防过热保温水箱1而言：使用四道长450mm的能量传递控制装置40轴向平行均布在60L水箱内，当防过热保温水箱1中温度达80℃以上时，由石蜡所形成的相变材料50便会熔化成液体；经测试及计算后，60L水箱总散热功率为107W；而在60℃以下时，由石蜡所形成的相变材料50便会凝固成固体；经测试及计算后，总散热功率降为32W。很明显地，能量传递控制装置40能起将过高温度的防过热保温水箱1中的部分热量快速传递至防过热保温水箱1外，达到散热之功能。当防过热保温水箱1中的水温降低至相变材料50的相变温度以下时，能量传递控制装置40中的相变材料50则会相变回固态，此时即可通过能量传递控制装置40中的相变材料50于固态导热差之特性，以达到水箱保温之目的。

而以100L(公升)的防过热保温水箱1而言：使用四道长650mm的能量传递控制装置40轴向平行均布在100L水箱内，当防过热保温水箱1中温度达80℃以上时，由石蜡所形成的相变材料50便会熔化成液体；经测试及计算后，100L水箱总散热功率为180W；而在60℃以下时，由石蜡所形成的相变材料50便会凝固成固体；经测试及计算后，总散热功率降为57W。很明显地，能量传递控制装置40能起将过高温度的防过热保温水箱1中的部分热量快速传递至防过热保温水箱1外，达到散热之功能。当防过热保温水箱1中的水温降低至相变材料50的相变温度以下时，能量传递控制装置40中的相变材料50则会相变回固态，此时即可通过能量传递控制装置40中的相变材料50于固态导热差之特性，以达到水箱保温之目的。

而以150L(公升)的防过热保温水箱1而言：使用四道长1050mm的能量传递控制装置40轴向平行均布在150L水箱内，当防过热保温水箱1中温度达80℃以上时，由石蜡所形成的相变材料50便会熔化成液体；经测试及计算后，150L水箱总散热功率为205W；而在60℃以下时，由石蜡所形成的相变材料50便会凝固成固体；经测试及计算后，总散热功率降为62W。很明显地，能量传递控制装置40能起将过高温度的防过热保温水箱1中的部分热量快速传递至防过热保温水箱1外，达到散热之功能。当防过热保温水箱1中的水温降低至相变材料50的相变温度以下时，能量传递控制装置40中的相变材料50则会相变回固态，此时即可通过能量传递控制装置40中的相变材料50于固态导热差之特性，以达到水箱保温之目的。

很明显地，本发明之防过热保温水箱1，藉由防过热保温水箱1内部保温层20中的能量传递控制装置40，通过此能量传递控制装置40中的相变功能将防过热保温水箱1中的部分热能转移出去，藉此防止防过热保温水箱1发生过热，使得本发明之防过热保温水箱1具有较高的安全性。同时，本发明之防过热保温水箱1，是使用成本较低的中的相变材料50，也使得本发明之防过热保温水箱1具有较低的制造成本。而配置缓冲组件401之目的，是在能量传递控制装置40中的相变材料50由固态转变成液态的相变过程中，起吸收体积增加的缓冲作用，同时也能藉由这些缓冲组件401所占的空间，来减少相变材料50的灌装量。

 

第二实施例：防过热保温水箱

本发明提出第二实施例，请参考图1，是本发明的防过热保温水箱剖面图。如图1所示，防过热保温水箱1，包括：一水箱内胆10，一套设在所述水箱内胆10外部之保温层20，一套设在所述保温层20外部之水箱外皮30；其中，防过热保温水箱1还包括一进水口101及控制进水量之进水阀1011；一出水口103及控制出水量之出水阀1031；一循环出水口105及控制循环出水量之循环出水阀1051。水箱内胆10可采用搪瓷内胆、钢塑内胆、不锈钢内胆或者工程塑料等作为材料；保温层20的材料可采用聚氨酯、聚苯乙烯、岩棉或者玻璃棉等；水箱外皮30可采用镀锌铁皮、喷漆铁皮、喷塑铁皮、不锈钢或者塑料等作为材料。

接着，请参考图2，是本发明的防过热保温水箱的保温层剖面图。如图2所示，在水箱内胆10与水箱外皮30间的保温层20中，嵌设至少一个能量传递控制装置40，且每一能量传递控制装置40是以纵向水平且间隔地嵌设在保温层20中，且与水箱内胆10及水箱外皮30完全接触，同时各个能量传递控制装置40的两端与水箱内胆10与水箱外皮30的两端之间必须保留适当之空间。主要是当保温层20是以发泡材质来进行充填发泡时，能量传递控制装置40周围所保留的空间可利发泡材质流动，避免阻塞，以增加保温层之保温效果。

再接着，请参考图3A及图3B，是本发明的能量传递控制装置另一配置示意图。如图3A所示，能量传递控制装置40是以横向水平且间隔地设置；再如图3B所示，当能量传递控制装置40以横向水平且间隔地设置于保温层20中时，其能量传递控制装置40可以形成为C环结构，其中每一个C环结构的能量传递控制装置40的两端与水箱内胆10与水箱外皮30的两端之间必须保留适当之空间，以利发泡材质流动，避免阻塞。

在此要强调，复数个能量传递控制装置40其配置方式包括：间隔地垂直、平行、斜向、弯曲或交错配置等，本发明并不对配置方式加以限定。

接着，请参考图4B，是本发明的能量传递控制装置示意图。如图4B所示，能量传递控制装置40包括：一外包覆套405，为耐高温及膨胀性能高之绝缘材料，本发明采用橡胶材质的三元乙丙材料，但并无限定其它绝缘材料；一内包覆套403，配置在外包覆套405内，为具有导热性的材质，本发明采用铝塑复合材质；至少一缓冲组件401，配置在内包覆套403内；以及一个被包覆在内包覆套403中的相变材料50所组成。在本实施例中的缓冲组件401可以是一种充气条，是于每一充气条中充入气体后封口，而充气条也可以是铝塑复合材质。此外，更可进一步将缓冲组件401分为竹节多段状；其中每一缓冲组件401中充入气体后并封口以尼龙绳4011将缓冲组件401分为多段状，但本发明并不对分段方式加以限定。要强调的是，配置缓冲组件401之目的，是在能量传递控制装置40中的相变材料50由固态转变成液态的相变过程中，起吸收体积增加的缓冲作用，同时将缓冲组件401分为竹节多段状之目的，是当相变材料50相变为液态后，能够通过竹节状的间隙来增加液态的对流效果。

再接着，请参考图5A，是本发明的能量传递控制装置剖面图。如图5A所示，在制作能量传递控制装置40时，会先将缓冲组件401放入内包覆套403内，接着将熔化之相变材料50进行定量灌装，使熔化之相变材料50装入带有缓冲组件401的内包覆套403内；之后，待相变材料50固化后进行抽真空封口；再接着，再对其进行升温熔化，查看内包覆套403是否漏料，如包装无问题后，再将内包覆套403放入外包覆套405内，并再次进行抽真空封口，即完成能量传递控制装置40。而增加外包覆套405之目的是将内包覆套403拘束在一定形状及空间内，并使能量传递控制装置40具有弹性形变之能力，使能量传递控制装置40与水箱内胆10及水箱外皮接触更紧，特别是于内包覆套403内的中的相变材料50相变为液态时，能够均匀地保持在内包覆套403。

本发明之相变材料50可选择石蜡、聚乙二醇，氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、硫代硫酸钠、磷酸钠、磷酸钾、硝酸镁、氯化镁、氢氧化钡水合物，或者乙酰胺其中一为材料。特别要强调，本发明之相变材料50在固态时，其具有导热能力差之特性，而当相变材料50遇热并达到相变温度后，即会从固态相变为液态；当本发明之相变材料50相变为液态后，即具有对流传热之特性，传热能力迅速提高。故当本发明之能量传递控制装置40已配置于防过热保温水箱1之保温层20中，并且与水箱内胆10及水箱外皮30完全接触后，当防过热保温水箱1中的水温升高至相变材料50的相变温度以上时，相变材料50会从固态相变为液态，即可利用相变材料50于液态具有对流传热之特性，通过液态的对流换热能力，将过高温度的防过热保温水箱1中的部分热量通过水箱内胆10、液态的能量传递控制装置40至与大气室温接触的水箱外皮30的路径后，将热量传递至大气中，达到快速散热之效果；当防过热保温水箱1中的水温降低至相变材料50的相变温度以下时，能量传递控制装置40中的相变材料50则会相变回固态，此时即可通过能量传递控制装置40中的相变材料50于固态导热差之特性，以达到水箱保温之目的。

以一实施例来说，当选择以石蜡作为相变材料50时，石蜡其密度为0.9g/cm3，导热系数为0.15W/m.K，其相变温度为58~62℃，亦即超过此温度时，相变材料50便会熔化成液体。因此，当要将能量传递控制装置40嵌设在水箱内胆10与水箱外皮30间的保温层20中时，可先将能量传递控制装置40内的相变材料50升温熔化，使能量传递控制装置40可弯曲或形变，以便嵌设在保温层20中(如上述的C环结构)；此方法除了可以方便将能量传递控制装置40嵌设在保温层20中，同时，由于能量传递控制装置40可弯曲或形变，故可以与水箱内胆10及水箱外皮30完全接触，待降温并固化后，便完成配置；之后，再进行发泡材质的充填。

以60L(公升)的防过热保温水箱1而言：使用四道长450mm的能量传递控制装置40轴向平行均布在60L水箱内，当防过热保温水箱1中温度达80℃以上时，由石蜡所形成的相变材料50便会熔化成液体；经测试及计算后，60L水箱总散热功率为107W；而在60℃以下时，由石蜡所形成的相变材料50便会凝固成固体；经测试及计算后，总散热功率降为32W。很明显地，能量传递控制装置40能起将过高温度的防过热保温水箱1中的部分热量快速传递至防过热保温水箱1外，达到散热之功能。当防过热保温水箱1中的水温降低至相变材料50的相变温度以下时，能量传递控制装置40中的相变材料50则会相变回固态，此时即可通过能量传递控制装置40中的相变材料50于固态导热差之特性，以达到水箱保温之目的。

而以100L(公升)的防过热保温水箱1而言：使用四道长650mm的能量传递控制装置40轴向平行均布在100L水箱内，当防过热保温水箱1中温度达80℃以上时，由石蜡所形成的相变材料50便会熔化成液体；经测试及计算后，100L水箱总散热功率为180W；而在60℃以下时，由石蜡所形成的相变材料50便会凝固成固体；经测试及计算后，总散热功率降为57W。很明显地，能量传递控制装置40能起将过高温度的防过热保温水箱1中的部分热量快速传递至防过热保温水箱1外，达到散热之功能。当防过热保温水箱1中的水温降低至相变材料50的相变温度以下时，能量传递控制装置40中的相变材料50则会相变回固态，此时即可通过能量传递控制装置40中的相变材料50于固态导热差之特性，以达到水箱保温之目的。

而以150L(公升)的防过热保温水箱1而言：使用四道长1050mm的能量传递控制装置40轴向平行均布在150L水箱内，当防过热保温水箱1中温度达80℃以上时，由石蜡所形成的相变材料50便会熔化成液体；经测试及计算后，150L水箱总散热功率为205W；而在60℃以下时，由石蜡所形成的相变材料50便会凝固成固体；经测试及计算后，总散热功率降为62W。很明显地，能量传递控制装置40能起将过高温度的防过热保温水箱1中的部分热量快速传递至防过热保温水箱1外，达到散热之功能。当防过热保温水箱1中的水温降低至相变材料50的相变温度以下时，能量传递控制装置40中的相变材料50则会相变回固态，此时即可通过能量传递控制装置40中的相变材料50于固态导热差之特性，以达到水箱保温之目的。

很明显地，本发明之防过热保温水箱1，藉由防过热保温水箱1内部保温层20中的能量传递控制装置40，通过此能量传递控制装置40中的相变材料50的相变功能将防过热保温水箱1中的部分热能转移出去，藉此防止防过热保温水箱1发生过热，使得本发明之防过热保温水箱1具有较高的安全性。同时，本发明之防过热保温水箱1，是使用成本较低的中的相变材料50，也使得本发明之防过热保温水箱1具有较低的制造成本。而增加外包覆套405之目的是将内包覆套403拘束在一定形状及空间内，特别是于内包覆套403中的相变材料50相变为液态时，能够均匀地保持在内包覆套403。同时，在本实施例中，配置缓冲组件401之目的，是在能量传递控制装置40中的相变材料50由固态转变成液态的相变过程中，起吸收体积增加的缓冲作用，同时也能藉此些缓冲组件401所占的空间，来减少相变材料50的灌装量。而缓冲组件401为竹节多段状，更能够通过竹节状的间隙来增加液态的对流效果。

 

防过热保温水箱的制作方法

接下来，进一步揭露本发明之防过热保温水箱的制作方法之一实施例。一种防过热保温水箱的制作方法，其步骤如下：

提供一水箱内胆，水箱内胆10可形成一容量之空间，且水箱内胆10可采用搪瓷内胆、钢塑内胆、不锈钢内胆或者工程塑料等作为材料。

提供一水箱外皮，配置并包覆水箱内胆10周围，并于水箱内胆10与水箱外皮30间形成一空隙；而水箱外皮30可采用镀锌铁皮、喷漆铁皮、喷塑铁皮、不锈钢或者塑料等作为材料。

提供至少一个能量传递控制装置40，每一能量传递控制装置40具有一厚度，且此能量传递控制装置40的厚度大于水箱内胆10与水箱外皮30间的空隙；因此，当能量传递控制装置40要嵌设于水箱内胆10与水箱外皮30间的空隙中时，需要将能量传递控制装置40中的相变材料50先加热并由固态改为液态后，将每一能量传递控制装置40嵌设于水箱内胆10与水箱外皮30间的空隙中，其中，每一能量传递控制装置40可以是纵向水平且间隔地嵌设在水箱内胆10与水箱外皮30间的空隙中，或是以C环结构横向且间隔地设置于保温层20中；同时，每一能量传递控制装置40的两端与水箱内胆10与水箱外皮30的两端之间必须保留适当之空间。由于液态可以有较大的形状改变，使得能量传递控制装置40可完全地贴附于水箱内胆10及水箱外皮30之间，且与水箱内胆10及水箱外皮30相接触。此外，因每一能量传递控制装置40的两端与水箱内胆10与水箱外皮30的两端之间均保留适当之空间，故有利发泡材质流动，避免阻塞。而能量传递控制装置40须与水箱内胆10及水箱外皮30相接触之目的，则是为了能让热能由水箱内胆10传导至水箱外皮30外，因此必须相互接触。

注入一发泡材质于水箱内胆10及水箱外皮30之间。是将一发泡材质注入水箱内胆10及水箱外皮30之间，使得发泡材质可藉由能量传递控制装置40周围所保留的空隙灌满水箱内胆10及水箱外皮30之间的空间，便与能量传递控制装置40形成保温层20，发泡材质的材料可采用聚氨酯、聚苯乙烯、岩棉或者玻璃棉等。

接下来，再揭露本发明之防过热保温水箱的制作方法之另一实施例。一种防过热保温水箱的制作方法，其步骤如下：

提供一水箱内胆，水箱内胆10可形成一容量之空间，且水箱内胆10可采用搪瓷内胆、钢塑内胆、不锈钢内胆或者工程塑料等作为材料。

提供至少一个能量传递控制装置40，每一能量传递控制装置40具有一厚度；接着，将每个能量传递控制装置40配置于水箱内胆10之外壁上，且每一能量传递控制装置40是以纵向水平且间隔地嵌设在水箱内胆10上，同时，每一能量传递控制装置40的两端与水箱内胆10的两端之间必须保留适当之空间。

提供一水箱外皮，将其配置并包覆水箱内胆10周围，并于水箱内胆10与水箱外皮30间形成一空隙；而水箱外皮30可采用镀锌铁皮、喷漆铁皮、喷塑铁皮、不锈钢或者塑料等作为材料。

注入一发泡材质于水箱内胆10及水箱外皮30之间。是将一发泡材质注入水箱内胆10及水箱外皮30之间，使得发泡材质可藉由能量传递控制装置40周围所保留的空隙灌满水箱内胆10及水箱外皮30之间的空间，便与能量传递控制装置40形成保温层20，发泡材质的材料可采用聚氨酯、聚苯乙烯、岩棉或者玻璃棉等。

由于，本发明之能量传递控制装置40的厚度大于水箱内胆10与水箱外皮30间的空隙；因此，当能量传递控制装置40嵌入于水箱内胆10及水箱外皮30后，可完全地贴附于水箱内胆10及水箱外皮30之间且与水箱内胆10及水箱外皮30相接触。此外，因每一能量传递控制装置40的两端与水箱内胆10与水箱外皮30的两端之间均保留适当之空间，故有利发泡材质流动，避免阻塞。而能量传递控制装置40须与水箱内胆10及水箱外皮30相接触之目的，则是为了能让热能由水箱内胆10传导至水箱外皮30外，因此必须相互接触。

 

能量传递控制装置的制作方法

接下来，本发明进一步揭露能量传递控制装置的制作方法之一实施例。

一种能量传递控制装置的制作方法，其步骤如下：

提供一内包覆套403，内包覆套403的材料可采用铝塑复合材质

提供至少一缓冲组件401，并将其置于内包覆套403中；而此缓冲组件401的材料可采用铝塑复合材质；这些缓冲组件401可起吸收相变材料50在固态转变成液态过程中产生体积增加的缓冲作用。

提供一相变材料50，将此相变材料50加热并使其由固态改变为液态后，再将此液态的相变材料50以一定量灌入内包覆套403中，并且将每一缓冲组件401包覆于液态的相变材料50中。在本实施例中的缓冲组件401可以是一种充气条，是于每一充气条中充入气体后封口，而充气条也可以是铝塑复合材质。

封口内包覆套403，是将相变材料50封闭于内包覆套403中。

提供一外包覆套405，包覆已封口的内包覆套403；外包覆套405为耐高温及膨胀性能高之绝缘材料，本发明采用橡胶材质的三元乙丙材料。

此外，本发明还可进一步在每一缓冲组件401上扎上至少一个尼龙绳4011，使得每一缓冲组件401上可形成多个间隔排列的竹节状；例如：使用15~20cm之尼龙绳4011将每一缓冲组件401扎成竹节状；抽真空封口所述外包覆套405，如图5A或5B所示。

再者，为避免能量传递控制装置40中的固态之相变材料50与内包覆套403之间有空气存在，而使得固态与液态传递过程，在内包覆套403中形成过多的气泡，而导致能量传递控制装置40之效能降低之现象；因此，在本发明之一较佳之实施例中，是在进行内包覆套403封口之前，先进行抽真空的步骤，即在抽真空后再进行封口，以确保能量传递控制装置40中的相变材料50在固态与液态传递过程中，不会在内包覆套403中形成过多的气泡。

 

第三实施例：强制式太阳能储热循环***

请参考图6，是本发明之一种强制式太阳能储热循环***。如图6所示，强制式太阳能储热循环***由一保温水箱1、一太阳能集热装置2及一控制装置3所组成；其中，保温水箱1的一侧边上配置有一热水出口14，而于另一侧边上之上方处配置一热水入口141，此热水入口141经由一管线w2与太阳能集热装置2上的出口23连接；而于保温水箱1的另一侧边上之下方处配置一冷水入口131，是与管线w3连接，同时，于管线w3中再配置有一阀门5（例如：一种电磁阀），此阀门5与控制装置3连接，可接受控制装置3的信号开启或关闭阀门5，藉以控制冷水流入至保温水箱1中的时间及流量。此外，于太阳能集热装置2的一端上，配置一入口22，此入口22是与一冷水管线w1连接，同时，于冷水管线w1中再配置有一马达4，此马达4与控制装置3连接并可接受控制装置3的开启或关闭，藉以控制冷水流入至太阳能集热装置2中的时间及流量。再者，太阳能集热装置2中的集热组件21可以是一种玻璃式太阳真空管。

在保温水箱1与多个集热组件21所形成之太阳能集热装置2连接后，当控制装置3开启马达4，将冷水由冷水入口13通过冷水管线w1送至太阳能集热装置2的入口22，使冷水通过集热组件21将太阳能之热幅射转换成热能后，使得冷水被加热至热水状态；接着，热水由太阳能集热装置2另一端上方的出口23送到保温水箱1的热水入口141处，以使热水储存于保温水箱1中，供应使用者使用热水。

此外，本发明之强制式太阳能储热循环***的保温水箱1中，可以选择性地配置一个与控制装置3连接的温度传感器（未显示于图中），用以侦测保温水箱1中的温度，例如，当用户将保温水箱1中的温度设定在45℃时，当温度传感器侦测保温水箱1中的温度超过45℃后，控制装置3即会启动阀门5，使冷水经由管线w3注入至保温水箱1中，以调节保温水箱1中的水温。

再者，在本发明之强制式太阳能储热循环***的一个较佳实施例中，所述的保温水箱1是一种具有防过热功能的保温水箱，此保温水箱1包括：一个水箱内胆，一个套设在水箱内胆外部之保温层，一个套设在保温层外部之水箱外皮，以及至少一个嵌设在保温层与水箱外皮间的能量传递控制装置40所形成；而每一个能量传递控制装置40的结构至少包括：一个外包覆套；一个内包覆套，其为一个封闭结构并配置在外包覆套内；一相变材料，配置并封闭于内包覆套内；此外，本发明还可以进一步于能量传递控制装置40的内包覆套中配置至少一个充气条，使充气条能与相变材料接触。很明显地，能量传递控制装置40之制造及配置方式，是与前述述第一实施方式及第二实现方式所述之结构相同，故不再进行赘述。

接着，将本发明之具有防过热功能的保温水箱使用在强制式太阳能储热循环***时，当太阳能集热装置2将太阳能之热幅射转换成热能后，使得保温水箱1中的水被持续地加热。当保温水箱1中温度达80℃以上时，则位于能量传递控制装置40中的相变材料50（例如：石蜡）便会熔化成液体；根据前述之实施例所述，能量传递控制装置40能将防过热保温水箱1中过高的温度传递至防过热保温水箱1外，达到散热之功能。当防过热保温水箱1中的水温降低至相变材料50的相变温度以下时，能量传递控制装置40中的相变材料50则会相变回固态，此时即可通过能量传递控制装置40中的相变材料50于固态导热差之特性，以达到水箱保温之目的。

再接着，基于使用者的需要，本发明之强制式太阳能储热循环***可以由一个放置于户外的外部保温水箱1、一个与户外保温水箱1连接的太阳能集热装置2，以及一个放置于室内的内部保温水箱（未显示于图中）所组成，而内部保温水箱是经由管线与外部保温水箱1之热水出口14连接，使得内部保温水箱能够具有保温之功能。而在本发明之强制式太阳能储热循环***的另一个实施例，其可以选择将内部保温水箱也形成具有防过热功能的保温水箱，而形成此具有防过热功能的保温水箱之方式，也是于内部保温水箱中加入至少一个能量传递控制装置40，使得当内部保温水箱中的水温低于60℃以下时，则位于能量传递控制装置40中的相变材料50（例如：石蜡）便会处在固态之状态，由于能量传递控制装置40中的相变材料50（例如：石蜡）于固态时的热传递效果差，故可以达到水箱保温之目的；而若在使用者使用热水的过程中，当进入内部保温水箱的水温过高而使得内部保温水箱中的能量传递控制装置40之相变材料50（例如：石蜡）熔化成液体后，此能量传递控制装置40能起将防过热保温水箱1中过高的温度传递至防过热保温水箱1外，达到散热之功能；故能增加使用者的安全。

 

强制式太阳能储热循环***的制备方法

接下来，本发明进一步揭露强制式太阳能储热循环***制作的实施例。

强制式太阳能储热循环***的制备方法，其步骤如下：

首先，提供一个太阳能集热装置2，是由多个集热组件21所组成，并于太阳能集热装置2的一端配置有一入口22及于另一端上配置一出口23。接着，提供一个外部防过热保温水箱1，在外部防过热保温水箱1的一侧边上配置有一热水出口14，而于另一侧边上之上方处配置一热水入口141，此热水入口14经由一管线w2与太阳能集热装置2上的出口23连接；而于外部防过热保温水箱1的另一侧边上之下方处配置一冷水入口131，是与管线w3连接；提供一马达4，是将其配置于冷水管线w1中；提供一控制装置3，是与马达4连接，用以控制马达；其中，外部防过热保温水箱1包括一水箱内胆10，一个套设在水箱内胆10外部之保温层20，一个套设在保温层20外部之水箱外皮30；及提供至少一能量传递控制装置40，是嵌设在水箱内胆10与水箱外皮30之间的保温层20中，而能量传递控制装置包括：至少一个包覆套403，为一封闭结构；及一相变材料，配置并封闭于包覆套403内。

      此外，本实施例的外部防过热保温水箱1可以经由热水出口14与另一内部保温水箱连接，而此内部保温水箱可以是一种防过热保温水箱之结构。

在此要强调，本发明前述所揭露之防过热保温水箱的制作方法以及能量传递控制装置的制作方法，均可以使用在前述之第一实施例至第二实施例中，故自然式太阳能储热循环***的制作方法不再重复赘述。

以上所述仅为本发明较佳实施例，并非用以限定本发明申请的权利范围；同时以上的描述对于本领域普通技术人员应可明了与实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种强制式太阳能储热循环***，由一防过热保温水箱、一太阳能集热装置及一控制装置所组成，防过热保温水箱的一侧边上配置有一热水出口并于另一侧边上配置一热水入口，而热水入口与一热水管线连接，而于太阳能集热装置的一端配置有一入口及另一端配置有一出口，入口与一冷水管线连接，而出口经由热水管线与热水入口连接，及一控制装置是与一配置于冷水管线中的马达连接，其中，强制式太阳能储热循环***的特征在于：

所述之防过热保温水箱中配置有至少一个能量传递控制装置，此能量传递控制装置包括：

至少一包覆套，为一封闭结构；及

一相变材料，配置并封闭于所述包覆套内。

2.根据权利要求1所述的太阳能储热***，其特征在于，所述的相变材料是由下列组合中选出：石蜡、聚乙二醇，氯化钙、硫酸钠、碳酸钠、硫代硫酸钠、磷酸钠、磷酸钾、硝酸镁、氯化镁、氢氧化钡水合物，或者乙酰胺。

3.根据权利要求1所述的太阳能储热***，其特征在于，进一步于所述之包覆套上在包覆一外包覆套。

4.根据权利要求1所述的太阳能储热***，其特征在于，进一步于所述之包覆套内配置至少一缓冲组件。

5.根据权利要求4所述的太阳能储热***，其特征在于，所述的缓冲组件上形成至少一个竹节状的流道。

6.一种强制式太阳能储热循环***，由一外部防过热保温水箱、一太阳能集热装置及一控制装置所组成，外部防过热保温水箱的一侧边上配置有一热水出口并于另一侧边上配置一热水入口，而热水入口与一热水管线连接，而于太阳能集热装置的一端配置有一入口及另一端配置有一出口，入口与一冷水管线连接，而出口经由热水管线与热水入口连接，一控制装置是与一配置于冷水管线中的马达连接，以及一内部保温水箱，其是与所述之外部防过热保温水箱之热水出口连接，其中，强制式太阳能储热循环***的特征在于：

所述之外部防过热保温水箱中配置有至少一个能量传递控制装置，此能量传递控制装置包括：

一包覆套，为一封闭结构；及

一相变材料，配置并封闭于所述包覆套内。

7.根据权利要求6所述的太阳能储热***，其特征在于，所述的内部保温水箱中配置有至少一个所述之能量传递控制装置。

8.根据权利要求7所述的太阳能储热***，其特征在于，所述的能量传递控制装置包括：

一包覆套，为一封闭结构；及

一相变材料，配置并封闭于所述包覆套内。

9.一种强制式太阳能储热循环***的制备方法，其步骤如下：

提供一个太阳能集热装置2，其一端配置有一入口22及另一端配置有一出口，入口与一冷水管线连接，而出口经由热水管线连接；

提供一个外部防过热保温水箱，其一侧边上配置有一热水出口并于另一侧边上配置一热水入口，而热水入口与热水管线连接，其中外部防过热保温水箱包括一水箱内胆，一个套设在水箱内胆外部之保温层，一个套设在保温层外部之水箱外皮；

提供一马达，是将其配置于冷水管线中；

提供一控制装置，是与马达连接，用以控制马达；及

提供至少一能量传递控制装置，是嵌设在水箱内胆与水箱外皮之间的保温层中，所述的能量传递控制装置包括：

至少一包覆套，为一封闭结构；及

一相变材料，配置并封闭于所述包覆套内。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，进一步提供一内部保温水箱，其是与所述之外部防过热保温水箱之热水出口连接。

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