专利名称：动态追踪太阳的太阳炉热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能热水器，特别是动态追踪太阳的太阳炉热水器，属于 太阳能热水器技术领域。
背景技术：
目前市场上的太阳能热水器主要有以下两种一是直接利用平板吸收太阳能给水 加热，其成本高，效率低下，现已经很少有人使用；二是利用玻璃真空集热管吸收太阳能使 水加热，其造价昂贵，易损坏，难维修及清洗，在经济欠发达地区难以推广。并且所述两种热 水器装置都没有太阳能自动追踪装置，只能被动接受太阳能，不能充分利用太阳能，少数拥 有太阳能自动追踪装置的太阳能热水器都采用机电控制，不但浪费能源，而且需要从用户 家里接出电源，成本更是相当高，往往得不偿失。
发明内容本实用新型的目的是提供一种动态追踪太阳的太阳炉热水器，其结构简单，成本 低，易维修，具有高效、节能、方便、可靠、成本低廉、易实施等特点。实现本实用新型上述的目采用的技术方案是置于抛物反射曲面焦点的管状热水 箱的出水管路装有温控电磁阀，接至保温水箱；反射曲面的东侧边铰接在下支杆上，曲面的 西侧边分别用拉杆悬挂在一对横杠杆一端，横杠杆另一端用拉杆悬挂动力水箱两端；动力 水箱进口通过电磁阀接进水管，出口通过电磁阀接回收水箱，回收水箱通过文氏管接用户 的冷水管；热水器配置有太阳能电源和电控装置，反射曲面装有与其对称轴成45°、90° 和135°的三只光敏传感器，各电磁阀及光敏传感器连接至电控装置的对应电信号接点上。黑色的管状热水箱在焦点高效地利用曲面汇聚的太阳能对进水加热，热水箱的水 温度达到预设温度时，电控装置根据热传感器的信号，启动温控电磁阀，使热水流入保温水 箱中贮存。当下午天暗下无阳光时，电控装置根据光敏传感器的信号，启动动力水箱的进水 电磁阀，动力水箱充满水后向下沉，通过横杠杆传动，使聚光曲面的西侧边被抬起，绕东侧 的铰接点转向东面，准备第二天日出的工作；随着太阳的逐渐西移，与曲面对称轴成45° 和135°夹角的一对光敏传感器将对比信号送入电控装置，经过比较器后驱动动力水箱的 出水电磁阀，控制电磁阀的打开和关闭，使动力水箱中的水逐渐流入回收水箱中，动力水箱 也逐步上升，横杠杆促使聚光曲面逐渐转向西面。当用户使用冷水时，在文氏管处产生负 压，回收水箱中的冷水被抽吸到用户的水管，从而保证了回收水箱有足够的空间容纳来自 动力水箱的水。本实用新型的具体技术方案还包括所述的热水箱的出水口高于进水口，反射曲面是在抛物面上粘贴反射膜构成，反 射曲面连接在上支座上，上支座的四个角通过钢绳和弹簧连接在下支座的四个角；热水箱 的进水口和动力水箱的进水口是通过管道与水塔连通；在文氏管与用户冷水管连接的管路 上还设置有单向压力阀。
3[0008]所述的横杠杆是通过铰轴安装在竖支杆上端，横杠杆的长臂连接动力水箱，短臂 连接安装曲面的上支座的西侧边，在竖支杆的靠横杠杆长臂一侧装有限位开关，限位开关 与动力水箱的进水电磁阀联动。所述的水塔通过带浮球阀的主供水箱连接于低于动力水箱的副供水箱，再由副供 水箱连接至动力水箱，水塔还与用户的冷水管相连接；太阳能电源采用装于上支座的太阳 能电池板与蓄电池和充电器连接组成，电源电路中采用L7805CV稳压集成块和滤波电容把 12V电压转换为5V电压供电控装置工作；电控装置的电路中采用ULN2003非门电路集成 块，接收热水箱的热传感器和光敏传感器的电信号，驱动继电器来控制各电磁阀。本实用新型的有益效果是利用贴有太阳光反射膜的曲面将太阳光反射汇聚在曲 面围成的中心位置来使水加热水，可大大提高加热效率，并利用温控阀来控制出水温度，使 热水及时送到保温箱，保证用户总能使用适合自己的热水。同时利用改变动力水箱内部水 量，依靠其重力来拉动曲面根据由光敏传感器检测和对比的信号对太阳光进行动态追踪， 可大大简化追踪动力装置的结构，节省能源。装置中的信号检测和控制电源仅由微型太阳 能电池板提供就能够满足，无需采用市电。因而本实用新型具有高效、节能、方便、可靠、成 本低廉、易实施等特点。
图1为本实用新型机整体结构示意图；图2为本实用新型机的太阳能电源和电控装置电气原理图。图1 14中各标号依次表示拉杆1、热水箱2、一号弯管3、热水出水管4、温控电 磁阀5、铰链6、热水水管7、保温水箱8、冷水管9、钢绳10、弹簧11、回收水箱12、支撑杆13、 电磁阀14、文氏管15、单向阀16、二号弯管17、下支座18、光敏传感器19、上支座20、安装 孔21、电磁阀22、副供水箱23、曲面24、冷水进水管25、三号弯管26、水塔支座27、四号弯管 28、光敏传感器29、水管30、四号弯管31、冷水管32、供水管33、主供水箱34、水塔35、光敏 传感器36、护板37、螺栓38、反射膜39、太阳能电池板40、动力水箱41、拉杆42、竖支杆43、 铰轴44、限位开关45、横杠杆46、固定头47。
具体实施方式
以下结合附图1 2和实施例对本实用新型作进一步说明。本热水器利用贴有太阳光反射膜39的抛物曲面24将太阳光反射汇聚在曲面24 的焦点来加热水，并利用温控电磁阀5来使管状热水箱2中烧好的热水及时送到保温水箱 8 ；曲面24的一侧边用活动铰链6连接在支撑杆13上，另一侧边通过拉杆42连接到由两根 横杠杆46的短力臂端，横杠杆46通过铰轴44铰接在竖支杆43上，杠杆长力臂端再通过拉 杆1连接到动力水箱41。动力水箱41的进、出口管路都装有电磁阀22和14，用来改变内 部水量(即水箱的重力)，重力变化可通过横杠杆46拉动曲面24根据由光敏传感器检测 和对比的信号对太阳能进行动态追踪。装置中的信号检测和控制电源由微型太阳能电池板 40提供。太阳炉的底部有下支座18，下支座18上有安装孔21以方便固定；在下支座18 — 边装有两个支撑杆13，13通过铰链6连接到太阳炉的上支座20，上支座20用螺栓38固定有一表面贴有太阳光反射膜39的曲面24 ；曲面24面向南面倾斜放置，其焦点位置安装一 个黑色圆柱形的热水箱2，热水箱2同样倾斜放置，其中心线与曲面24焦点线重合，以保证 曲面24反射汇聚的太阳能充分利用；热水箱2的冷水进水管25通过四号弯管28连接到一 个在低处的副供水箱23，副供水箱23通过水管30连接到主供水箱34，主水箱34通过供水 管33连接到用水塔支座27支撑的水塔35。主水箱34里装有浮球阀，浮球阀用来控制水塔 35到主水箱34里的水量。热水箱2的热水出水管4通过一号弯管3连接到保温箱8，且管 路上装有温控电磁阀5。水流由水塔35经供水管33，通过主供水箱34流到副供水箱23，再 由副供水箱23经四号弯管28和冷水进水管25流到热水箱2加热，冷水经过热水箱2加热 后，当温度达到预设温度(比如50摄氏度)时温控电磁阀5打开让热水通过热水出水口 4 和一号弯管3流到到保温箱8保温。由于热水箱2倾斜放置让冷水从低端流入，高端流出， 保证了水的热量单向交换。太阳能追踪系统的动力部分是由横杠杆46、竖支杆43、拉杆42和拉杆1、动力水 箱41、回收水箱12等组成。两根竖支杆43安装在下支座18，下支座18接近顶端位置用铰 轴44铰接横杠杆46，其省力的长力臂端长度为短力臂端长度的四倍。短力臂端通过拉杆 42连接到上支座20的悬空的西侧边，长力臂端通过拉杆1连接到动力水箱41，在竖支杆43 对应杠杆的下限位置安装有限位开关45 ；动力水箱41入口通过三号弯管26连接到水塔35 由水塔35供水，动力水箱41出口通过二号弯管17连接到回收水箱12。在动力水箱41和 三号弯管26之间有进水控制电磁阀22用来控制动力水箱41进水；在动力水箱41和二号 弯管17之间有出水控制电磁阀14用来控制动力水箱41出水。回收水箱12上有开口接通 大气，并且其通过文氏管15连接到到冷水管9上，冷水9通过细冷水管32连接到水塔35， 在文氏管15至冷水管9的管路上设有单向阀16，用户使用冷水时，文氏管15可产生负压来 抽吸回收水箱12中的水。上支座20和下支座18通过钢绳10和四个弹簧11连接在一起， 可起到拉紧上支座20和下支座18使系统稳定的作用，并且可缓冲系统的运动速度，避免曲 面24在转动中受到过大的冲击。参见图2，本实用新型的检测控制电源由固定在上支座20上的太阳能电池板40提 供，太阳能电池板40利用太阳能产生电能通过充电器储存到12V的蓄电池内。由于蓄电池 经常处于充电状态造成直接用该蓄电池供电来检测控制会发生检测不稳定现象，因而电源 电路中采用L7805CV稳压集成块和滤波电容把12V电压转换为5V电压供电控装置工作。电 控装置的电路中采用ULN2003非门电路集成块，接收热水箱的热传感器和光敏传感器的电 信号，驱动继电器来控制各电磁阀。在上支座20上有一对与上支座20成45和135°角的 光敏传感器36和29，另外还一块与上支座20平行的光敏传感器19，在三块光敏传感器上 均安装有光敏电阻来检测光信号。光敏传感器19上的光敏电阻R3用来控制动力水箱41的 进水，其两端电压和滑动变阻R4两端电压分别输入电压比较器U2进行对比，对比后输入驱 动芯片ULN2003来驱动继电器J2来实现进水控制电磁阀22的打开和关闭功能，在驱动芯 片UNL203和继电器J2之间连接有限位开关45。当下午动力水箱41内的水用完之后，横杠 杆46使上支座20悬空的侧边向下倾斜到最低位置，此时由于光强度下降，光敏电阻R3两 端电压增高，ULN2003收到高电压信号驱动继电器J2打开，使动力水箱41进水控制电磁阀 22让动力水箱41内充满水，同时上支座20向东转动，直到横杠杆46碰到限位开关45后进 水控制电磁阀22才关闭，其中R9、R10和R5可以用来调节灵敏度；光敏传感器36上的光敏电阻R1和光敏传感器29的光敏电阻R2两端的电压通过电压比较器U1对比后输入驱动芯 片ULN2003驱动继电器J3来实现出水控制电磁阀14的打开和关闭功能，当R1两端电压大 于R2两端电压时，UNL2003收到高电压信号驱动继电器J3打开出水控制电磁阀14使动力 水箱内的水流出，直到上支座悬空的侧边发生倾斜，到R1和R2两端电压相等为止，其中R7、 R8可以调节灵敏度以达到延时目的；在热水箱2出水管4内安装有热敏电阻R5，热敏电阻 R5和滑动变阻R6两端电压输入电压比较器U3进行比对之后输入驱动芯片ULN2003，当热 水温度达到预先设置温度时，ULN2003收到高电压信号驱动继电器J1打开温控电磁阀5让 热水流到保温箱8内，其中滑动变阻R6、R11和R12可以调节温度。在继电器J3和出水控 制电磁阀14之间以及继电器J1和温控电磁阀5之间都有热敏延时开关S1和S2，两者在检 测电路延时不够时起到增加延时的作用，以达到节能目的。
权利要求一种动态追踪太阳的太阳炉热水器，其特征是置于抛物反射曲面焦点的管状热水箱的出水管路装有温控电磁阀，接至保温水箱；反射曲面的东侧边铰接在下支杆上，曲面的西侧边分别用拉杆悬挂在一对横杠杆一端，横杠杆另一端用拉杆悬挂动力水箱两端；动力水箱进口通过电磁阀接进水管，出口通过电磁阀接回收水箱，回收水箱通过文氏管接用户的冷水管；热水器配置有太阳能电源和电控装置，反射曲面装有与其对称轴成45°、90°和135°的三只光敏传感器，各电磁阀及光敏传感器连接至电控装置的对应电信号接点上。
2.按权利要求1所述的动态追踪太阳的太阳炉热水器，其特征是热水箱的出水口高 于进水口，反射曲面是在抛物面上粘贴反射膜构成，反射曲面连接在上支座上，上支座的四 个角通过钢绳和弹簧连接在下支座的四个角；热水箱的进水口和动力水箱的进水口是通过 管道与水塔连通；在文氏管与用户冷水管连接的管路上还设置有单向压力阀。
3.按权利要求1所述的动态追踪太阳的太阳炉热水器，其特征是横杠杆是通过铰轴 安装在竖支杆上端，横杠杆的长臂连接动力水箱，短臂连接安装曲面的上支座的西侧边，在 竖支杆的靠横杠杆长臂一侧装有限位开关，限位开关与动力水箱的进水电磁阀联动。
4.按权利要求2或3所述的动态追踪太阳的太阳炉热水器，其特征是水塔通过带浮 球阀的主供水箱连接于低于动力水箱的副供水箱，再由副供水箱连接至动力水箱，水塔还 与用户的冷水管相连接；太阳能电源采用装于上支座的太阳能电池板与蓄电池和充电器连 接组成，电源电路中采用L7805CV稳压集成块和滤波电容把12V电压转换为5V电压供电控 装置工作；电控装置的电路中采用ULN2003非门电路集成块，接收热水箱的热传感器和光 敏传感器的电信号，驱动继电器来控制各电磁阀。
专利摘要本实用新型涉及一种太阳能热水器，特别是动态追踪太阳的太阳炉热水器。本装置中在抛物反射曲面焦点的管状热水箱的出水管路装有温控电磁阀，接至保温水箱；反射曲面的东侧边铰接在下支杆上，曲面的西侧边分别用拉杆悬挂在一对横杠杆一端，横杠杆另一端用拉杆悬挂动力水箱两端；动力水箱进口通过电磁阀接进水管，出口通过电磁阀接回收水箱，回收水箱通过文氏管接用户的冷水管；热水器配置有太阳能电源和电控装置，反射曲面装有与其对称轴成45°、90°和135°的三只光敏传感器，各电磁阀及光敏传感器连接至电控装置的对应电信号接点上。本实用新型具有高效、节能、方便、可靠、成本低廉、易实施等特点。
文档编号F24J2/40GK201607044SQ20102004895
公开日2010年10月13日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者冉义武, 龙文凯 申请人:昆明理工大学