专利名称：一种太阳能热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及热水器，具体地说涉及一种太阳能热水器。
背景技术：
广泛利用风能、太阳能等可再生资源是建设节约型社会的重要内容，太阳能热水器就是利用太阳能的一种重要方式。
请参看图1，该图示出现有技术下通用的一次循环承压太阳能热水器的管路结构示意图。该太阳能热水器包括水箱101，水箱101中具有直接储水的内胆102，水箱下部通过出水管107连接集热器104进水口，该集热器104出水口通过回水管108连接水箱101。所述出水管107靠近所述水箱101的出口处还安装有水泵103；集热器104中安装有温度传感器105。同时，所述回水管管路的最高端安装有排气阀106。所述内胆102的上部还具有使用水出水管109，水箱上部存储的热水可以通过该管流出；水箱底部具有进冷水的进水管110，该进水管110用于连接外部水源。此外，该太阳能热水器还具有控制器等控制元件，以及若干检测元件。
图1所示的太阳能热水器的工作过程如下当检测到内胆102的水温低于某个预定温度，或者内胆102的水温与集热器104的水温相差若干温度时，控制器控制水泵103工作，水泵103将内胆102底部的水压入集热器104，集热器104中已经经过太阳能加热的热水则经过回水管流入内胆102的上部，这样内胆102上部就会增加经过加热的热水。当集热器104的管路中的水被未加热的水替换后，其温度降低；当降低到某个预定温度时，水泵103停止工作，此时集热器104利用太阳能对其管路中水加热。上述循环不断进行，就可以在水箱101中不断获得热水供使用。
上述太阳能热水器存在的主要问题是冬季时管路容易冻堵。由于太阳能热水器的集热器104一般位于室外，在温度低于零度，并且热水器没有处于工作状态时，暴露在室外的管路(包括出水管、回水管以及集热器的管路等)中的水会由于温度过低而结冰，造成冻堵，给用户使用造成不便。
在现有技术下，针对冻堵问题采用了若干解决方法。
现有技术下的一种解决方案是使太阳能热水器始终处于通电状态，当集热器感测到水温低于4℃时，使水泵103工作，进行强制循环，使内胆中的水充满集热器和管路。由于热水器的内胆处于室内，并且水箱中有保温层，所以内胆的水温一般较高。这样就可以使热水器管路中始终为温度较高的水，上述方法可以保证管路中的水不会结冰造成冻堵。
现有技术下的另一种解决方案是在水管中加装电伴加热带，当检测到管路中水温过低可能造成冻堵时，启动该电伴加热带对管路加热以避免管路冻堵。
上述解决方案的缺点在于，必须使热水器处于通电状态，一旦断电就无法实现防冻堵效果。
发明内容
针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种无需通电就可以防止管路冻堵的太阳能热水器。
本发明提供的太阳能热水器，包括水箱、集热器，水箱下部通过出水管连接集热器进水口，集热器出水口通过回水管连接水箱上部，所述出水管管路上安装有水泵，所述集热器的位置高于所述水箱，在所述出水管的较低位置通过三通阀连接出口向下的下水管；该三通阀包含两个阀门，第一阀门连接在下水管管路上，第二阀门连接在下水管与水箱之间的出水管管路上，该三通阀得电时，第一阀门关闭，第二阀门导通；该三通阀失电时，第一阀门导通，第二阀门关闭。
优选地，所述出水管与所述回水管之间通过连通管连通，该连通管与所述回水管连接的管口高于连通管与所述出水管连通的管口；并且，连通管与出水管连接的管口位于水泵与集热器之间的出水管管路上；该连通管管路上安装有第一单向阀，该第一单向阀的管路与水平面垂直或者接近于垂直，使管路中的水能够凭自身重力通过该第一单向阀从回水管流向出水管。
优选地，所述第一单向阀采用金属片单向阀或者正向导通压力小于等于0.001Mpa的单向阀。
优选地，所述集热器的进水口高于出水口。
优选地，在所述回水管管路的最高位置上安装有排气阀。
优选地，在水箱到所述连通管管口间的回水管管路上，安装有使管路中的水只能向水箱单向流动的单向阀。
优选地，所述三通阀安装于所述水泵与水箱之间的出水管管路上。
优选地，所述水泵与所述三通阀之间的出水管管路上安装有过滤器。
优选地，所述水箱的上部安装有使用水出水管，水箱下部安装有进水管。
优选地，所述水箱包括最内层直接储水的内胆、外壳，以及介于内胆和外壳之间的保温层本发明提供的太阳能热水器，与现有技术相比，能够利用重力实现对管路中的储水的自动排空，从而实现防冻堵。
本发明的基本技术方案在现有技术的基础上，为太阳能热水器增加了位于出水管管路上较低位置的下水管，该下水管上具有三通阀，使该下水管能够根据需要导通或关闭，从而可在需要时，利用重力将管路中的水从该下水管排出。
在本发明的优选实施方案中，进一步采取了若干措施，以便管路中的储水依靠重力排出。包括增加连通出水管和回水管的连通管，该连通管使回水管中的水能够通过该连通管回到出水管，从而通过所述下水管排出。还包括将集热器安装为倾斜状态以便其管路中的水排出。
通过对现有技术的上述改进，本发明提供的太阳能热水器具有如下优点1、该太阳能热水器可以消除现有技术为防冻堵消耗的能量。
由于该太阳能热水器防冻堵的原理是利用重力将管路中的水排空，无需耗能。因此，本太阳能热水器彻底消除了现有技术下采用电伴加热带加热或者强制循环等防冻堵方式的耗能，具有良好的节能效果。
2、本发明提供的太阳能热水器无需始终处于通电状态就可达到防冻堵效果。
现有技术下的防冻堵方式都需要消耗电能，因此，为了实现防冻堵需要太阳能热水器始终处于通电状态，如果停电或线路故障则防冻堵措施失效。
本发明提供的太阳能热水器无需耗能，并且在断电状态下，能够在复位弹簧或者感温蜡的作用下，使三通阀自动处于排水所需的状态，从而在不通电的情况下，达到防冻堵效果。
以下根据上述技术方案，提供本发明的优选实施方案，以详细说明本发明的较佳实现方式和原理。
图1是现有技术的太阳能热水器结构示意图；图2是本发明第一实施例的结构示意图。
具体实施例方式
请参看图2，为本发明第一实施例结构示意图。该实施例是在图1所述的现有技术基础上进行若干改进获得的。图2中与图1相同的部分使用图1的标号示出。以下结合图2说明该太阳能热水器的结构。
该太阳能热水器主要部件包括水箱101、集热器104，以及其他附属部件。
水箱101下部通过出水管107连接集热器104进水口，该集热器104的出水口通过回水管108连接水箱101上部。在安装位置上，集热器104高于水箱101(现有技术下，集热器与水箱的安装位置没有此种要求)。同时，集热器104应当倾斜安装，使其进水口高于出水口，保证集热器104的管路中的水能够在重力的作用下，从进水口一端流向出水口一端。此外，所述水箱101下部具有用于向水箱101注入冷水的进水管110，以及位于水箱101上部用于取用热水的使用水出水管109。所述集热器104还安装有用于检测集热器104管路水温的温度传感器105。
靠近所述水箱101的出口处的所述出水管107的管路安装有水泵103，该水泵103可以提供一定的压力，使该太阳能热水器的水可以在水箱101和集热器104之间的管路上循环。
在水泵103与水箱101之间的出水管管路上，通过三通阀201连接有出口向下的下水管206。该下水管206应当安装在出水管的较低位置，以便排水。所述三通阀201包括安装在所述下水管206管道上的第一阀门2011，以及安装在下水管206与水箱101之间的出水管107管路上的第二阀门2012。该三通阀201中具有复位弹簧或感温蜡。三通阀201的状态可以通过得失电控制，具体控制状态是得电时，在电磁阀或者被加热的感温蜡的作用下，第一阀2011门关闭，第二阀门2012导通；失电时，在复位弹簧或者冷却的感温蜡的作用下，第一阀门2011导通，第二阀门2012关闭。所述下水管206可以直接与下水道等排水设施连接。
所述水泵103与所述三通阀201之间的出水管107的管路上接有过滤器202，该过滤器202用于过滤水箱出水的杂质，以免堵塞管路。
所述出水管107与所述回水管108之间通过连通管205连通，该连通管205与所述回水管108连接的管口高于与所述出水管107连通的管口；并且，连通管205与出水管107连接的管口位置在水泵与集热器之间。
所述连通管205管路上安装有第一单向阀203，该第一单向阀203使水只能从回水管108流向出水管107。该第一单向阀203应当选择导通压力小于等于0.001Mpa的单向阀，以便回水管中的水仅凭自身的重力，就可以从回水管流回出水管。该单向阀也可以使用金属片式单向阀，此种单向阀在重力的作用下，金属片下落打开，从而使管路导通；如果有相反的水压，则将金属片顶起，使管路关闭，从而起到单向导通的作用。由于需要依赖重力使该第一单向阀203正常工作，所以，该第一单向阀203以其内部管路与地面垂直安装为最佳状态，也可以采用其它的安装角度(如接近于垂直的角度)，但务必使该第一单向阀203能够利用水或者金属片(采用金属片式单向阀时)的重力获得单向导通状态。
所述连通管205与水箱101之间的回水管108管路上，还安装有第二单向阀204，该第二单向阀204的作用在于使回水只能流向水箱101，而水箱101的水不能够通过回水管流出。该第二单向阀204的导通依赖于所述水泵103运转时产生的压力。
在所述回水管108的管路最高位置上，安装有排气阀106，其作用在于使回水管中108的水可以获得大气压力从而能够顺利流动，此外，该排气阀106还可以将管路中存在的空气排出。
该太阳能热水器还具有电脑控制板(图未示)等电器控制元件以及检测元件、电气线路等装置，上述装置并非本发明的发明点，并且在现有技术下，本领域技术人员能够以多种方式实现，因此在此不加叙述。以下说明工作原理时，同样对有关控制元件、检测元件的工作原理不予介绍。
以下结合上述对太阳能热水器的结构介绍，说明该太阳能热水器的工作过程。
该太阳能热水器工作时，当检测到内胆102的水温低于某个预定温度，或者内胆102的水温与集热器104的水温相差若干温度时，电脑控制板控制水泵103工作，为管路中的水提供进行循环的压力。在该压力下作用下，水箱101下部的水通过出水管107流向集热器104。此时三通阀201为通电状态，其第二阀门2012打开，第一阀门2011关闭，因此从水箱101流出的水可以通过三通阀201的第二阀门2012流出，而不会从三通阀201的第一阀门2011通过下水管流出。同时，由于在连通管上安装有第一单向阀203，可以阻止出水通过连通管205直接流向回水管108。又由于此时出水管107的水压大于回水管108的水压，因此，回水管108的水也不会通过第一单向阀203流向出水管107。通过上述循环，水箱101底部的冷水被抽出，经过集热器104的管路被加热，加热后的水通过回水管108经第二单向阀204流向水箱101的上部。上述循环，完成了利用集热器104对水箱101中的水的加热，并且被加热的水将置于水箱101的上部。使用者可以通过水箱101上部的使用水出水管109使用水箱101上部的热水。
为了实现访冻堵保护，该太阳能热水器可以在电脑控制板控制下实现自动排空，以下说明自动排空的过程。
当集热器温度降至一定温度(如摄氏4度)时，电脑控制板判断需做防冻保护。此时，水泵103不工作，在电脑控制板控制下，三通阀201失电，使三通阀201的第一阀门2011打开，第二阀门2012关闭。此时，由于集热器104在水箱101上方，以及回水管108的管路通过排气阀106与大气连通，回水管108管路中的水与集热器104管路中的水在重力和大气压力作用下流回三通阀201，经下水管206流到下水道。其中，集热器104由于采用倾斜安装，所以其管路中的水流向集热器104出水口。所述集热气104管路中的水以及回水管108管路中的水，都会由连通管205经过第一单向阀203流向出水管，并最终通过三通阀201流向下水道。其中，所述第一单向阀203由于选择导通压力小于等于0.001Mpa的单向阀或者金属片式单向阀，并且采用垂直或者接近垂直等安装方式，因此，该第一单向阀203能够在重力作用下单向导通，使回水管的水流向出水管。同样的，所述出水管中107高端的水也由于重力原因通过三通阀201流出。所述水箱101中的水，则由于三通阀201的第二阀门2012关闭，以及第二单向阀204的反向关断作用，不会从水箱101中流出。
除上述电脑控制板控制的方式外，也可以设置专用的排空按钮，该排空按钮按下后，可以使三通阀201处于上述失电的状态，同样可以达到将管路中的水全部排空的效果。
该太阳能热水器的主要优点还在于，当该太阳能热水器失电时，可以将管路中的水自动排空，从而防止冻堵。此时，由于太阳能热水器失电，三通阀201也失电。则三通阀201在复位弹簧或感温蜡的作用下，处于第一阀门2011导通，第二阀门2012关闭的状态，从而如上所述，可将管路中的水排空，起到防冻作用。
综上所述，该实施例的原理在于，当该太阳能热水器失电时，利用重力的作用，使该太阳能热水器管路中的水通过下水管排出，从而避免管路中存水造成管路的冻堵。其关键在于三通阀在失电时能够自动处于适当的状态，提供将管路中的水排出的通道。另外，同样重要的是，整个太阳能热水器的安装设计都确保使管道中的水能够在重力的作用下顺畅的流出，主要是在回水管与出水管之间设置了连通管，该连通管与其上的单向阀配合，为集热器和回水管管路中的水提供排出的通道。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种太阳能热水器，包括水箱、集热器，水箱下部通过出水管连接集热器进水口，集热器出水口通过回水管连接水箱上部，所述出水管管路上安装有水泵，其特征在于，所述集热器的位置高于所述水箱，在所述出水管的较低位置通过三通阀连接出口向下的下水管；该三通阀包含两个阀门，第一阀门连接在下水管管路上，第二阀门连接在下水管与水箱之间的出水管管路上，该三通阀得电时，第一阀门关闭，第二阀门导通；该三通阀失电时，第一阀门导通，第二阀门关闭。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述出水管与所述回水管之间通过连通管连通，该连通管与所述回水管连接的管口高于连通管与所述出水管连通的管口；并且，连通管与出水管连接的管口位于水泵与集热器之间的出水管管路上；该连通管管路上安装有第一单向阀，该第一单向阀的管路与水平面垂直或者接近于垂直，使管路中的水能够凭自身重力通过该第一单向阀从回水管流向出水管。
3.根据权利要求2所述的太阳能热水器，其特征在于，所述第一单向阀采用金属片单向阀或者正向导通压力小于等于0.001Mpa的单向阀。
4.根据权利要求3所述的太阳能热水器，其特征在于，所述集热器的进水口高于出水口。
5.根据权利要求4所述的太阳能热水器，其特征在于，在所述回水管管路的最高位置上安装有排气阀。
6.根据权利要求2所述的太阳能热水器，其特征在于，在水箱到所述连通管管口间的回水管管路上，安装有使管路中的水只能向水箱单向流动的单向阀。
7.根据权利要求1至6任一项所述的太阳能热水器，其特征在于，所述三通阀安装于所述水泵与水箱之间的出水管管路上。
8.根据权利要求7所述的太阳能热水器，其特征在于，所述水泵与所述三通阀之间的出水管管路上安装有过滤器。
9.根据权利要求7所述的太阳能热水器，其特征在于，所述水箱的上部安装有使用水出水管，水箱下部安装有进水管。
10.根据权利要求9所述的太阳能热水器，其特征在于，所述水箱包括最内层直接储水的内胆、外壳，以及介于内胆和外壳之间的保温层。
全文摘要
本发明公开一种太阳能热水器，包括水箱、集热器，水箱下部通过出水管连接集热器进水口，集热器出水口通过回水管连接水箱上部，所述出水管管路上安装有水泵，所述集热器的位置高于所述水箱，在所述出水管的较低位置通过三通阀连接出口向下的下水管；该三通阀包含两个阀门，第一阀门连接在下水管管路上，第二阀门连接在下水管与水箱之间的出水管管路上，该三通阀得电时，第一阀门关闭，第二阀门导通；该三通阀失电时，第一阀门导通，第二阀门关闭。该太阳能热水器可以消除现有技术为防冻堵消耗的能量，以及无需始终处于通电状态就可达到防冻堵效果。
文档编号F24J2/40GK101082453SQ20061008341
公开日2007年12月5日 申请日期2006年5月30日 优先权日2006年5月30日
发明者葛风雷, 王海涛, 孙京岩 申请人:海尔集团公司, 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司