专利名称：太阳能热水器的防冻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能热水器，特别涉及一种适宜冬季结冰地区及高寒地区使用的太阳能热水器的防冻装置。
背景技术：
现有的太阳能热水器，在冬季结冰地区，特别是高寒地区，在环境温度低的情况下，太阳能集热元器件、就连真空绝热保温的全玻璃真空集热管也会冻裂，水箱内胆会结冰膨胀变形，甚至胀裂，水箱的上、下水管会冻结堵塞，不但冻裂不能使用，而且明年解冻季节也无法使用，除非每年大修并更换零部件。而现有的分体式太阳能热水器虽然避免了水箱在室外易冻的情况，但仍解决不了太阳能集热元器件的防冻问题。
另外从节能角度上讲，一般热水器在低光照、无光照时，太阳能集热器本身就会产生热损，而无光照后，太阳能集热器中的水温将大幅度下降，再次供水加热时，太阳能集热器的加热水温起点需在太阳光照强度达标时，以集热器中降温后的存水水温为加热起点，因此冬季电补加热功耗大大增加，提高了太阳能热水器的生产成本和运行费用。
发明内容本发明的目的在于提供一种太阳能集热器光控热水回流、补充加热水源，实现太阳能集热器防冻保护的太阳能热水器的防冻装置。
本发明的目的是这样实现的它包括中央控制电路、温度传感器、水位传感器、光敏传感器、水流开关、水泵、电控阀和控制面板，其中温度传感器、水位传感器、光敏传感器和水流开关通过电缆连接中央控制电路，中央控制电路通过电缆连接水泵、电控阀和控制面板。
本发明实现目的时还有这样一些结构特征1、电控阀与水泵、水流开关相连，均设置在热水器水箱内。
2、控制面板设置在热水器水箱表面，控制面板上有键盘单元和显示单元。
3、温度传感器、水位传感器分别设置在热水器水箱和集热器内。
4、光敏传感器设置在集热器上。
本发明中太阳能集热器的存水由太阳的光照强度控制，当太阳光照不足时，通过光敏传感器传信号给中央控制电路，控制太阳能集热器中的热水自动回流到太阳能热水器的室内水箱里；而低光照时太阳能集热器中没有存水，当太阳光照达到太阳能集热器集热标准时，通过光敏传感器使中央控制电路控制室内水箱的储水由水泵自动泵入太阳能集热器，太阳能集热器以充入水的水温为加热起点开始工作。
本发明的有效作用有
1、冬季连阴天，防止太阳能集热器冻损。
2、低光照、无光照时，减少太阳能集热器本身的热损。
3、太阳能集热器再次供水加热时，太阳能集热器的加热水温起点提高(假如太阳能集热器中的水不能回流，无光照后，太阳能集热器中的水温将大幅度下降，当太阳光照强度达标时，太阳能集热器要以集热器中降温后的存水水温为加热起点)，节省加热时间和电补功耗。
4、由于本发明已具有“太阳能集热器防冻”功能，所以不需要太阳能集热器自身再具有防冻功能，因此对太阳能集热器的技术要求大大降低，从而降低了生产太阳能热水器的一次性投入成本；5、由于室内水箱连通太阳能集热器的水管在低光照(低温)时，管中没有存水，所以该连通管冬季不需要加电热带加热防冻，减少了太阳能热水器冬季日常运行费用。
6、在自来水长时间停水时，太阳能集热器和水箱与集热器间连通管中的存水，都将回流水箱，可以提供应急使用(目前所有太阳能集热器中的存水都不能自动回流使用)。
本发明太阳能热水器的防冻装置以上热水回流功能的几点作用，增强了太阳能热水器的使用功能，提高了太阳能热水器的热效率，有效地降低了太阳能热水器的生产成本和运行费用。
图1为本发明的原理示意图；图2为本发明的结构示意图；图3为本发明的工作流程示意图；图4为本发明的实施例1的中央控制电路图；图5为本发明的实施例1的键盘、显示控制示意图；图6为本发明的实施例2的中央控制电路图；图7为本发明的实施例2的键盘、显示控制示意图。
具体实施方式
实施例1结合图1-2，本实施例中用到的传感器包括温度传感器W1、温度传感器W2、光敏传感器Q、水位传感器H1和水位传感器H2，电控阀包括电控阀Y1和电控阀Y2。温度传感器W1和水位传感器H1安装于热水器水箱内，温度传感器W2和水位传感器H2安装于热水器集热气内，电控阀Y1、电控阀Y2设置于热水器水箱内，光敏传感器Q设置在集热器上。
中央控制电路主要包括中央控制芯片IC5和驱动电路芯片IC4，温度传感器W1、温度传感器W2、水位传感器H1、水位传感器H2、光敏传感器Q和水流开关S通过电缆连接中央控制芯片IC5，中央控制芯片IC5连接驱动电路芯片IC4通过电缆连接水泵M、电控阀Y1、电控阀Y2和控制面板上的键盘、显示单元。
结合图4，水位传感器H1经由非门IC1A、IC1B、电阻R1、R3、R5、二极管D3-D6、电容C7、E4组成的外围信号放大、整形电路连接中央控制芯片IC5芯片的10脚，水位传感器H2经由非门IC1C、IC1D、二极管D13-D16、电容C9、E5组成的外围信号放大、整形电路连接中央控制芯片IC5芯片的13脚，温度传感器W1经由运放IC2A、电阻R17、R26、R27、电位器VR5组成的外围信号放大、整形电路连接中央控制芯片IC5芯片的17脚，温度传感器W2经由运放IC2B、电阻R18、R28、R29、电位器VR6组成的外围信号放大、整形电路连接中央控制芯片IC5芯片的16脚，光敏传感器Q经由运放IC3A、电阻R30、R24、R25、电位器VR4组成的外围信号放大、整形电路连接中央控制芯片IC5芯片的18脚，水流开关S接中央控制芯片IC5的4脚，水泵M一面连接交流AC220V电源，一面由开关K2连接控制驱动电路IC4芯片的16脚，电控阀Y1连接控制驱动电路IC4芯片的15脚，电控阀Y2连接控制驱动电路IC4芯片的14脚，控制驱动电路IC4芯片的9脚接电源、8脚接地、1-3脚分别经非门U2A-U2C接中央控制芯片IC5的1-3脚，中央控制芯片IC5的6、7脚接晶振电路JT1、电容C1和C2到地、11-12、19-20脚分别接键盘电路J12的4-7脚，J12的1-3脚接电源、7-10脚接地，器件P1、B1、电容E1、C6、E3、LM7805CT片V1、电容E2和C3构成电源电路。
结合图5，按键S1-S8为键盘输入按键，电阻R3-R10为限流电阻，按键S1-S8分别连接电阻R3-R10，下拉电阻排R12的2-9脚接入控制芯片U1的10-17脚，电阻排R12的1脚接地，发光二极管L1为电源指示灯，由电阻R2接电源，LED管组U2、U3为LED显示器件，共同构成显示电路分别连接按键和控制芯片U1的18-25脚，连接按键S1-S8时一面由总线分别相连，另一面由电阻R1连接按键，控制芯片U1的6-9脚分别连接器件J1的4-7脚、1-2、28脚接电源、4脚接地、27RC脚连接电阻R11到电源和电容C1到地，器件J1的1-3脚接电源、8-10脚接地，电容E1、C1-C3作为电路的旁路电容。
下面结合图3具体描述本发明的工作过程中央控制电路通过安装在太阳能集热器上的光敏传感器Q感应太阳光照强度，如果用户没用热水(依据水流开关S判断)，则在光照充足，通过水位传感器H1感知水箱有水的情况下，驱动电控阀Y1，使A-B连通；驱动水泵M，把水箱里的水送往太阳能集热器。与此同时，中央控制电路通过水位传感器H2读入太阳能集热器里的水位数据，当太阳能集热器里充满水时，使水泵M停止工作，并停止驱动电控阀9，使A-B断开。如果光照不足，则使水泵M停止工作，并驱动电控阀Y1，使A-B连通，使太阳能集热器里的水流出，中央控制电路通过水位传感器H2读入太阳能集热器里的水位数据，并通过延时等待的方法，当确认太阳能集热器里的水流完时，停止驱动电控阀Y1，使A-B断开。
如果用户正在使用热水(依据水流开关S判断)，则停止驱动电控阀Y1，使A-B断开，并在水箱有水的情况下，启动水泵M工作，使电水箱热水出口出热水。
实施例2本实施例中用到的传感器包括温度传感器W1、温度传感器W2、水位传感器H1和水位传感器H2，电控阀包括电控阀Y1和电控阀Y2。温度传感器W1和水位传感器H1安装于热水器水箱内，温度传感器W2和水位传感器H2安装于热水器集热气内，电控阀Y1、电控阀Y2设置于热水器水箱内。
中央控制电路主要包括中央控制芯片IC2、模数转换电路芯片IC5和驱动电路芯片IC11，温度传感器W1、温度传感器W2、水位传感器H1、水位传感器H2、光敏传感器Q和水流开关S通过电缆连接中央控制芯片IC2，中央控制芯片IC2连接驱动电路芯片IC11通过电缆连接水泵M、电控阀Y1、电控阀Y2和控制面板上的键盘、显示单元。
结合图6，水位传感器H1经由非门IC8A、IC8B、电阻R10、R12、R14、二极管D1、D2、D7、D8、电容C13和E11组成的外围信号放大、整形电路连接中央控制芯片IC2的15脚，水位传感器H2经由非门IC8C、IC8D、二极管D9-D12、电容C14和E13组成的外围信号放大、整形电路连接中央控制芯片IC2的14脚，温度传感器W1经由运放IC9A、电阻R6、R7、R19、电位器VR2组成的外围信号放大、整形电路连接模数转换电路IC5芯片的2脚，温度传感器W2经由运放IC9B、电阻R8、R9、R20、电位器VR3组成的外围信号放大、整形电路连接模数转换电路IC5芯片的3脚，光敏传感器Q经由运放IC10A、电阻R21-R23、电位器VR1组成的外围信号放大、整形电路连接模数转换电路IC5芯片的1脚，IC5芯片的13REF+、14REF-脚由电容C3和E2接电源和地、20脚接电源、10脚由电容C9和E1接电源和地，功能脚16-18分别接IC6芯片的2、5、6脚和中央控制芯片IC2的5-7脚，IC5芯片的19BOC、15CS脚分别接中央控制芯片IC2的4、3脚，IC6芯片的3、8脚接电源、4脚接地、1脚连接中央控制芯片IC2的8脚、7脚接上拉电阻R1到VCC和中央控制芯片IC2的9脚，水流开关S接中央控制芯片IC2的1脚，水泵M一面连接电源，一面由开关K1连接控制驱动电路IC11芯片的16脚，电控阀Y1连接控制驱动电路IC11芯片的15脚，电控阀Y2连接控制驱动电路IC11芯片的14脚，控制驱动电路IC11芯片的9脚接电源、8脚接地、1-3脚分别经非门U1A-U1C接中央控制芯片IC2的25-27脚，中央控制芯片IC2的18、19脚接晶振电路JT1、电容C1和C2到地、31脚接电源、21-24脚分别接键盘电路J8的4-7脚，J8的1-3脚接电源、8-10脚接地，器件P1、B1、电容E3、C11、E6、LM7805CT片V1、电容E4和C10构成电源电路。
结合图7，按键S11-S18为键盘输入按键，电阻R103-R110为限流电阻，按键S11-S18分别连接电阻R103-R110，下拉电阻排R112的2-9脚接入控制芯片U11的10-17脚，电阻排R112的1脚接地，发光二极管L11为电源状态指示灯，由电阻R102接电源，LED管组U12、U13为LED显示器件，共同构成显示电路分别连接按键和控制芯片U11的18-25脚，连接按键S11-S18时一面由总线分别相连，另一面由电阻R101连接按键，控制芯片U11的6-9脚分别连接器件J11的3-8脚、1-2、28脚接电源、4脚接地、27RC脚连接电阻R111到电源和电容C11到地，器件J11的1-2脚接电源、9-10脚接地、7-8脚分别连接器件X2的3、5、6脚，器件X2的4、9脚接地、12脚由电阻R98接电源VCC，电容E11、C11-C13作为电路的旁路电容。
工作过程控制如实施例1。
权利要求
1.一种太阳能热水器的防冻装置，其特征在于它包括中央控制电路、温度传感器、水位传感器、光敏传感器、水流开关、水泵、电控阀和控制面板，其中温度传感器、水位传感器、光敏传感器和水流开关通过电缆连接中央控制电路，中央控制电路通过电缆连接水泵、电控阀和控制面板。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器的防冻装置，其特征在于电控阀与水泵、水流开关相连，均设置在热水器水箱内。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器的防冻装置，其特征在于控制面板设置在热水器水箱表面，控制面板上有键盘单元和显示单元。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器的防冻装置，其特征在于温度传感器、水位传感器分别设置在热水器水箱和集热器内。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器的防冻装置，其特征在于光敏传感器设置在集热器上。
全文摘要
本发明涉及一种太阳能热水器，特别涉及一种适宜冬季结冰地区及高寒地区使用的太阳能热水器的防冻装置。它包括中央控制电路、温度传感器、水位传感器、光敏传感器、水流开关、水泵、电控阀和显示电路，其中温度传感器、水位传感器、光敏传感器和水流开关通过电缆连接中央控制电路，中央控制电路通过电缆连接水泵、电控阀和控制面板。本发明是一种太阳能集热器光控热水回流、补充加热水源，实现太阳能集热器防冻保护的太阳能热水器的防冻装置，其热水回流功能的几点作用，不但增强了太阳能热水器的使用功能，提高了太阳能热水器的热效率，而且有效地降低了太阳能热水器的生产成本和运行费用。
文档编号F24J2/46GK1936456SQ20061015081
公开日2007年3月28日 申请日期2006年9月27日 优先权日2006年9月27日
发明者孟东昕, 代文江 申请人:孟东昕