专利名称：太阳电两用脉冲排空闷气保温型数控热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能热水器。
目前，市场流行的太阳能热水器自身是一个以太阳，电为热源的热水器，水位水温和排空装置都是分体安装在它的上面。为什么不把它们做成一体呢？其主要原因是水位水温排空阀的使用寿命与太阳能热水器不匹配，本人于2001年5月12日申报的“太阳能热水器上落水排空脉冲电磁阀总成”(以下简称原总成)专利号01222458.8虽然解决了水位水温排空三者分体的弊端，但仍然没有与太阳能热水器溶为一个整体，实践证明其水位水温测量一次仪表无结垢的迹象，排空阀连续开关50万次无磨损，这样的总成使用寿命可与太阳能热水器相匹配，但它存在四大缺陷，其一阀芯铜棒上端与推拉杆之间用弹簧连接，当阀门开启，推拉杆上升，其顶端气门活塞紧压在通气止水阀的中心通气口上，其弹簧的反作用力向下，与热水下落对水门活塞的抽力之合力，使它安装在三层以上楼顶，就有自行关闭排空阀的误动作；其二原总成虽然有聚氨酯发泡保温，但它裸露在外面的水位管帽通气口在-12℃以下严冬季节，灌进去冷空气使水位管的表层结冰，此时水位自动控制失灵；其三当水箱满水，下浮子上升到最高位置与上浮子接近时，二只磁钢浮子相互吸引，虽然溢水情况很少发生，但一旦发生，上浮子受下浮子的吸引而不能上浮，失去水位双保险的作用；其四市场已有溢流排气口朝下的水箱闷气保温装置，但在寒冬季节，从朝下排气口释放出来的热气形成“树挂”现象的霜，时间一长慢慢的就把排气口堵死，届时太阳热水器就无法上水或用热水。
本发明的目的是要制造出这样一种太阳能热水器，它集太阳电两用、水位水温数字模糊控制、脉冲排空、水箱闷气保温风动除霜等功能于一个整体的热水器，通过数字模糊自动控制手段，随时提供温度在设定下限以上的热水，这样的热水器应该称之谓“太阳电两用脉冲排空闷气保温型数字模糊控制热水器(以下简称数控热水器)。
要避免数控热水器安装在任何层楼高度而自行关闭排空阀的误动作，是通过改进原总成里的脉冲阀和通气止水阀的结构来实现的取消原脉冲阀上导磁铁板(12)上端的连接管座、连接管、推拉杆、推拉杆导向片、连接弹簧、气门活塞和导向针。上导磁铁板(12)的中心孔加大到5.5毫米，阀芯铜棒改用尼龙60注塑棒更为适宜(以下简称尼龙棒)(15)，上端长度为阀芯(16)上下活动距离加1～2毫米，将它插入轴瓦(11)里面，轴瓦(11)的中心孔径比尼龙棒(15)大0.5毫米，深度比尼龙棒(15)长2毫米，其外径分为二部分，与上导磁铁板(12)连接部位的直经为5.5毫米，与上磁铁(14)连接部位的外径为它的中心孔直径，这部分的长度为上磁铁(14)的厚度，它的圆周分为两瓣，距离1毫米，以便尼龙棒在轴瓦(11)里上下活动时减小阻力，组装时在上导磁铁板(12)与轴瓦(11)连接部用密封胶加以密封，在线圈骨架与上导磁铁板(12)之间用密封垫(13)密封以防渗漏；通气止水阀下接头(9)原先与连接管是贯通的，现把它堵死，密封垫在靠近通气止水阀上盖(7)中心孔的这一面，要有一层0.3～0.5毫米厚的薄膜，在密封垫薄膜的外边沿开一个2～3毫米的孔，使薄膜紧贴在中心孔凸出部位，用三枚3×15螺栓把通气止水阀上盖(7)、密封垫薄膜(8)和通气止水阀下接头(9)连接成一体，称之为通气止水阀。通气止水阀下接头(9)边沿的管接头用长胶管(10)插接在总成基座(17)的通气孔接头上。这样，当数控热器处于开启状态时，尼龙棒(15)上升，但仍然在轴瓦(11)里，无向下的力，单凭热水下落对水门活塞的抽力不足以使它误动作；当阀门关闭，打开室内热水龙头，空气从内胆(1)经过短胶管(3)，由通气止水阀上盖(7)中心通气口进入，在热水下落的抽力作用下，密封垫薄膜(8)离开凸出的中心孔，空气再由薄膜的边沿孔进入下接头(9)，经过长胶管(10)直通基座(17)下端的上落水管，实现上落水管排空的目的。若要使数控热水器在任何气侯条件下不冻水位管内的水，必须把一般太阳能热水器有上落水口和溢流排气口这一端的保温层(2)空间加厚到12～15厘米，原排气管改做改进后总成的通气管，在水箱正下端开二个通内胆(1)的孔，一个孔安装辅助电热器，另一个插进一根新溢流排气管(20)，其长度为内胆(1)的直径加水箱保温层(2)厚度再留1～5厘米的余地裸露在外，直径为16～20毫米，在新溢流排气管(20)的上端打一组5～10个直径3毫米的溢流排气孔，尾端也开二组同样数量同孔径的溢流排气孔(22)(24)，这两组孔径相距8～12毫米，中间用2毫米厚的橡塑垫(23)相隔，为固定其位置，可用钢针穿透管壁插入橡塑垫(23)里，橡塑垫(23)的中心有一个穿不锈钢丝的孔，孔径为不锈钢丝(19)直径的1.5～2倍，每一组溢流排气孔的总面积必须比新溢流排气管(20)的圆面积大1.1～2倍，在最下面的一组溢流排气孔(24)的下端20毫米处，打一个直径为2～3毫米的泄流孔(18)，在泄流孔(18)的下面与第二组溢流排气孔(22)的上面，用橡塑绝缘材料制成一个套桶(21)套起来，套桶的两端缩口与新溢流排气管(20)外径相等，它中间的圆面积应为新溢流排气管(20)的圆面积的2～3倍，并在第二组溢流排气孔(24)与泄流孔(18)距离的1/2或偏上2/3部位放置二个不锈钢报警触头(25)，分别引出二根导线(A)(B)，新溢流排气管(20)的中间穿过橡塑垫(23)中心孔，插一根直径为1.5～3毫米的不锈钢丝(19)，长度比新溢流排气管长1～5厘米，在插入端20～25毫米处折弯成钩，使它悬挂在新溢流排气管(20)的顶端而不掉下来，尾端用2～3根等径不锈钢丝焊一块厚0.4～0.8毫米面积50～100平方毫米的金属板(26)，这2～3根不锈钢丝折成30°～90°的夹角，顶端深入新溢流排气管(20)的尾部，三角形的二条斜边不能同时与新溢流排气管(20)壁相碰，保持金属板(26)带动不锈钢丝随风不规则的摆动，把慢慢凝聚在新溢流排气管口的积霜打落下来确保管口不堵塞，不锈钢报警触头(25)的两根导线(A)(B)随信号线入室，作溢水报警和再次关闭上水阀的信号线；闷气保温风动除霜装置可以安装在老式的溢流排气管在侧面的太阳能热水器上，但它的新溢流排气管(20)从橡塑垫(23)上部去掉不用，套桶(21)的上缩口延长10毫米，用螺纹与弯头连接，弯头再固定在老式溢流排气管口上。数控热水器组装时，把改进后总成出水口的导压管(4)和温度探头(5)伸入原上落水口进水箱内胆(1)，拧紧管接头，使改进后的总成保持垂直，水位管帽接头插一根短胶管(3)，通气止水阀上盖(7)的通气孔接头也插入一根短胶管(3)，把这两根短胶管(3)通向水箱侧面的原溢流排气管里面，并把原排气管口封死，这样，改进后的总成与水箱保温层整体发泡，制造出一种集水位水温、脉冲排空、水箱闷气保温风动除霜、辅助电加热等功能于一个整体的热水器，这是实现数控热水器的硬件，要使它成为数字模糊自动控制型的热水器，在软件上必须考虑三个因素1.水箱内的水温(用C表示，C≥设定上限值为低电平用“0”表示，C≤下限值为高电平用“1”表示)；2.水箱内的水位状态(用A1表示，水不满为高电平用“1”表示，水满为低电平用“0”表示)；3.用户是否在用热水，即排空阀门的开启或关闭状态(用B1来表示，阀门关闭为高电平用“1”来表示，阀门开启为低电平用“0”来表示)。上述三因素必须满足下述情况甲、用户正在使用热水(B1＝0)，则不管其他因素处于何种状态(C＝φ.A1＝φ)上水阀不允许自动开启向水箱内上水，辅助电热器切断电源；乙、水满的状态下(A1＝0)，则不管其他因素处于何种状态(C＝φ.B1＝φ)，上水阀不应该自动开启再向水箱内上水，辅助电热器的开或关根据水温而定，C＝0则关闭，C＝1则开启；丙、用户没有用水(B1＝1)，水位又不满(A1＝1)的情况下，则水位、水温和辅助电热器的关系是当C＝0，辅助电热器关闭停止加热，上水阀自动开启上水；当C＝1时，辅助电热器开启加热，上水阀自动关闭，这样的程序往复至水箱水满，程序返回到乙状态。要实现上述数字模糊自动控制的办法很多，可以用逻辑门电路，也可以用单片机来实施，不再赘述。
本发明专利产品不但延续了“太阳能热水器上落水排空脉冲电磁阀总成”的所有优点，并且克服了总成四大缺陷1.受安装楼层高度的限制，超过三楼以上排空阀会自动关闭的误动作，经过改进后的总成，用1kg的增压泵倒抽水箱里的热水，没有出现排空阀自动关闭的误动作；2.改进前总成的水位管帽通气口直通大气，受环境温度的影响，在严冬-12℃以下时，水位管内的水会结冰，使水位显示失灵，造成水满不能自动关闭上水阀，经改进后，水位管帽通气口经短胶管(3)通向水箱内胆(1)，而水箱内胆里的温度绝不会结冰，所以水位管内的水也不会结冰，水位显示准确无误，确保了水满自动关闭上水阀；3.改进前水位管内有二只磁钢浮子，下面一只磁钢浮子是担当1～5段水位显示，当水满下磁钢浮子上升，接近上面磁钢浮子时，其磁场相互吸引而使上磁钢浮子不易上浮，万一有溢水情况则不能报警，也不能再一次关闭上水阀，改进后取消了上磁钢浮子，在新溢流排气管(20)的尾端加装二只不锈钢报警触头(25)，其信号可通过仪器报警和再次关闭上水阀；4.市场上虽有溢流排气管口朝下的闷气保温装置，在南方尚可行，但在北方严冬季节，水箱内的热气从溢流排气管口慢慢释放形成积霜，堵住了管口后，太阳能热水器即不能上水，又放不下来热水，改进后，新溢流排气管口悬挂的不锈钢丝(19)通过金属板(26)随风不规则的摆动自动除霜，新溢流排气管(20)有霜但不堵管口，不影响太阳能热水器上水或提供热水；最后一个优点是通过辅助电热器按设定的程序自动开启或关闭，随时可提供水温在设定下限以上的热水。
图1为改进后的总成安装局剖图，展示总成安装、水位管帽短胶管(3)和通气止水阀短胶管(3)的通气路由，以及通气止水阀中的密封垫薄膜放置情况。图中标记；1.水箱内胆2.水箱保温层3.水位管帽短胶管和通气止水阀短胶管4.导压管5.温度探头6.水位管帽7.通气止水阀上盖8.密封垫薄膜9.通气止水阀下接头10.长胶管11.轴瓦12.上导磁铁片13.密封垫14.上磁铁15.尼龙棒 16.阀芯 17.基座图2是安装在水箱正下方的新溢流排气管(20)的剖面图，展示新溢流排气管(20)与溢水报警触头(25)的安装以及风动除霜装置。图中的标记1.水箱内胆2.水箱保温层18.泄流孔19.不锈钢丝20.新溢流排气管21.套桶22.第二组溢流排气孔23.橡塑垫24.下面溢流排气孔25.报警触头26.金属板 A、B为导线。
图3是安装在老式太阳能热水器溢流排气管上的闷气保温风动除霜装置。图中标记18.泄流孔19.不锈钢丝20.新溢流排气管21.套桶23.橡塑垫24.下面溢流排气孔25.报警触头26.金属板 A、B为导线。
案例把上导磁铁板(12)中心孔加大到5.5毫米，阀芯尼龙棒(15)上端的长度为6.5毫米，轴瓦(11)用尼龙60注塑而成，中心孔径3.5毫米，深7.5毫米，安插在上磁铁(14)与上导磁铁板(12)的中心，在上导磁铁板(12)的中心用密封胶把轴瓦(11)顶端加以密封，这样改进后的排空阀就复原了。把通气止水阀下接头(9)底部封死，密封垫(8)的薄膜厚度为0.3毫米，其外边沿开一个直径为2毫米的孔，把它放在通气止水阀上盖(7)与通气止水阀下接头(9)的中间，使薄膜紧贴在上盖的中心凸出孔，用三枚3×15螺栓拧紧为一体，通气止水阀下接头(9)外边沿的通气口接头插一根3×5毫米的长胶管(10)，另一端插在基座(17)通气口接头上，通气止水阀上盖(7)中心的通气口插一根3×5毫米的短胶管(3)，另一端通向数控热水器侧面的原溢流排气管里面；水位管帽(6)上端的通气口接头也插一根3×5毫米的短胶管(3)，另一端也通向原溢流排气管里面，然后把原溢流排气管口封死。改进后总成的导压管(4)和温度探头(5)伸入数控热水器的侧面原上落水口进水箱内胆(1)里面，把安有改进后总成端的保温层(2)空间厚度增加到12厘米；水箱正下方开二个通内胆的孔，一个孔安插辅助电热器，孔径与之相配合，另一个孔安插新溢流排气管(20)，直径为16毫米，长42厘米，顶端打8个φ3的孔，插入水箱内胆(1)的顶端，中间悬挂一根直径1.5毫米长45厘米的不锈钢丝，顶端20毫米处折弯成钩，穿过橡塑垫(23)中心孔，悬挂在新溢流排气管(20)的中间，尾部用二根同径不锈钢丝，使它形成30°夹角焊在一块0.4毫米厚10×10厘米2的不锈钢薄板(26)上，其三角形的顶尖进新溢流排气管(20)尾部10毫米，作好上述工作后，就可以整体发泡，即成数控热水器的硬件。数字模糊控制仪器采用一块四重二输入与门CMOS集成块CD4081、四运算放大器LM324、六反相缓冲器CD4069等器件组成，温度探头用一只IN4148二极管，其特点是正向压降与温度在0～100℃区间的线性度较平坦，斜率为-2mv/℃，温度显示用一块A/D转换集成块ICL7107，设定上限温度为65℃，下限温度为45℃，则上限的模拟电压为0.528v，下限温度为0.568v，用1/4LM324和1/4CD4069等外围零件构成窗口电压比较器，使其温度在45℃时LM324的输出端为1，温度在65℃时其输出端为0，要实现前述水的温度C、水位状况A1、阀门开关B1的三因素自动模糊控制，只要用一个三输入与门，或用二个二输入与门，再加外围阻容元件，即可构成模糊自动控制，辅助电热器的开和关，取自窗口电压比较器1/4LM324的输出端的数字信号，高电平为开启，低电平为关闭。
权利要求
1.集太阳电两用脉冲排空闷气保温型数控热水器为一个整体，其特征是把一般太阳能热水器侧面有上落水口和溢流排气口这一端的保温层空间加厚到12～15厘米，改进后的总成出水口的导压管(4)和温度探头(5)伸入上落水口进水箱内胆(1)，拧紧管接头，使总成保持垂直，水位管帽(6)接头插一根短胶管(3)，通气止水阀上盖(7)的通气孔接头也插一根短胶管(3)，把这两根短胶管通向水箱侧面的原排气管口里，并把原排气管口封死，在水箱正下方开通内胆的二个孔，一个安装辅助电器，另一个安插新溢流排气管(20)，使总成与水箱保温层整体发泡。
2.根据权利要求1所述集太阳电两用脉冲排空闷气保温型数控热水器为一个整体，其特征是通气止水阀内的密封垫在靠近通气止水阀上盖(7)中心孔的这一面，要有一层0.3～0.5毫米厚的薄膜，在薄膜外边沿开一个φ2～3毫米的小孔，使薄膜紧贴在中心孔凸出部位，用三枚3×15螺栓把通气止水阀上盖(7)、密封垫薄膜(8)和通气止水阀下接头(9)连为一体成通气止水阀。
3.根据权利要求1所述集太阳电两用脉冲闷气保温型数控热水器为一个整体，其特征是在水箱正下方新溢流排气管(20)的中心插一根直径为1～3毫米的不锈钢丝(19)，长度比新溢流排气管(20)长1～5厘米，在插入顶端20毫米处折弯成钩，使它悬挂在新溢流排气管(20)顶端而不掉下来，在它的下端用2～3根等径不锈钢丝焊一块厚0.4～0.8毫米50～100平方毫米的金属板(26)，这2～3根不锈钢丝形成30°～90°夹角，角顶端深入新溢流排气管尾部5～10毫米，使夹角两边不能同时与新溢流排气管口相接触。
4.根据权利要求1所述集太阳电两用脉冲排空闷气保温型数控热水器为一个整体，其特征是新溢流排气管(20)的尾端开二组5～10个直径为3毫米的溢流排气孔(22)(24)，这两组孔径相距8～12毫米，中间用2毫米厚的橡塑垫(23)相隔，其中心有一个穿不锈钢丝的孔，孔径为不锈钢丝直径的1.5～2倍，每一组溢流排气孔的总面积必须比新溢流排气管(20)的圆面积大1.1～2倍，在下面的一组溢流排气孔(24)的下端20毫米处打一个直径为2～3毫米的泄流孔(18)，在泄流孔(18)的下面与第二组溢流排气孔(22)的上面，用橡塑绝缘材料制成一个套桶(21)套起来，套桶的而端缩口与新溢流排气管(20)外径相等，它中间的圆面积应为新溢流排气管(20)的圆面积的2～3倍，并在第二组溢流排气孔(24)与泄流孔(18)距离1/2或偏上2/3部位放置二个不锈钢报警触头(25)，分别引出二根导线(A)(B)。
5.根据权利要求1或4所述的集太阳电两用脉冲排空闷气保温型数控热水器为一整体，闷气保温风动除霜装置可以安装在老式溢流排气管在侧面的太阳能热水器上，但它的新溢流排气管(20)从橡塑垫(23)上部去掉不用，套桶(21)的缩口延长10毫米，用螺纹与弯头连接，弯头再固定在老式溢流排气管口上。
全文摘要
数控热水器集太阳电两用水位水温数字模糊控制脉冲排空水箱闷气保温风动除箱等功能于一体，无需任何“设定”操作随时提供45℃以上的热水，其外形酷似太阳热水器而品位独创顶级，二组独立不结垢免维护水位测量器分别显示1－5段水位，另一组溢水时才报警再次关阀，溢流排气管有风动除霜装置严冬不堵管口，排空阀和上水阀采用脉冲技术无需维持电流免维护，整机耗电极省可用太阳能电池供电，是安全节能环保绿色太阳能更新换代新产品。
文档编号F24H1/20GK1553123SQ03140538
公开日2004年12月8日 申请日期2003年5月28日 优先权日2003年5月28日
发明者胡龙江 申请人:胡龙江