專利名稱:懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種太陽能熱水器,尤其涉及一種懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器。
背景技術(shù):
目前普遍使用的太陽能熱水器真空集熱管式,通常安裝在房屋頂部,位置固定不 動(dòng),安裝后集熱器的朝向和角度固定不能改變。使用時(shí)每天太陽直射集熱器的時(shí)間有限,采 光率不高,太陽能利用效率較低。近年來出現(xiàn)的跟蹤式太陽能熱水器,雖能實(shí)現(xiàn)集熱器對(duì)太 陽同步位移的同步跟蹤,但跟蹤裝置的機(jī)械部件多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積大,笨重,不便安裝;另 外不便于懸掛在墻壁上,安裝受限制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有的太陽能熱水器體積大,笨重,不能對(duì)
太陽進(jìn)行同步跟蹤,不便于懸掛等問題,提供一種懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器,可較大幅
度提高太陽能利用率,同時(shí)具有輔助電加熱功能,保證全天候使用,安全可靠。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水
器,包括光反射體、安裝托架、集熱器、承壓儲(chǔ)水箱、仰角調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、方位調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、
控制仰角調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和方位調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的跟蹤驅(qū)動(dòng)控制器以及控制集熱器和承壓儲(chǔ)
水箱的循環(huán)控制器,光反射體和集熱器固定在安裝托架上,集熱器位于光反射體上方并對(duì)
應(yīng)光反射體的焦點(diǎn),方位調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支架、方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸、減速器和電機(jī)一,方位角
轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過支撐軸承連接在支架上,方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸一端與固定在支架上的減速器鍵槽連
接,減速器輸入軸與電機(jī)一通過聯(lián)軸器連接;仰角調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括仰角轉(zhuǎn)動(dòng)軸、互相嚙合
的大齒輪和小齒輪以及電機(jī)二,大齒輪固定在仰角轉(zhuǎn)動(dòng)軸上,小齒輪與電機(jī)二的電機(jī)軸相
連;方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸另一端垂直的安裝在仰角轉(zhuǎn)動(dòng)軸上,仰角傳動(dòng)軸設(shè)置在安裝托架上,跟蹤
驅(qū)動(dòng)控制器通過導(dǎo)線與電機(jī)一和電機(jī)二分別相連以控制兩驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光反射
體的仰角和方位調(diào)節(jié)。 所述的光反射體為一個(gè)拋物面體,拋物面體向光面貼有鋁反射光薄膜。 所述的集熱器為一個(gè)密封的鋁容器,鋁容器外圍包有石棉層,鋁容器上裝有進(jìn)水
管、出水管、溫度傳感器和太陽能光線傳感器,溫度傳感器與循環(huán)控制器相連,太陽光線傳
感器與跟蹤驅(qū)動(dòng)控制器相連。 所述的集熱器與承壓儲(chǔ)水箱之間設(shè)置有循環(huán)泵,集熱器的進(jìn)水管與承壓儲(chǔ)水箱的 冷水出水口連通,集熱器和循環(huán)泵通過出水管與承壓儲(chǔ)水箱的熱水進(jìn)水口連通。
所述的承壓儲(chǔ)水箱的熱水出水口處安裝有增壓泵,以方便在水壓不夠時(shí)使用。
所述的承壓儲(chǔ)水箱頂部安裝有自動(dòng)卸壓閥,以防止長(zhǎng)時(shí)間不用水且不斷加熱后, 承壓儲(chǔ)水箱壓力過大發(fā)生危險(xiǎn)或損壞。 所述的承壓儲(chǔ)水箱的冷水進(jìn)水口與自來水管之間安裝有單向防漏保險(xiǎn)閥,一方面 防止水壓下降或停水導(dǎo)致承壓儲(chǔ)水箱中水的回流,另一方面可防止系統(tǒng)故障造成長(zhǎng)時(shí)間漏水,提高系統(tǒng)可靠性。 所述的支架底部安裝有固定裝置,固定裝置上開有安裝孔,方位調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通 過固定裝置固定在墻壁上。 本發(fā)明的有益效果是可根據(jù)太陽的走向進(jìn)行仰角和方位調(diào)節(jié),自動(dòng)跟蹤太陽,采 光率高,太陽能利用率高,確保全天候使用;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,可懸掛在墻壁上,使用方便, 安全可靠。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2是圖1中去掉光反射體和集熱器后的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是本發(fā)明的循環(huán)回路流程框圖;
圖4是本發(fā)明的跟蹤驅(qū)動(dòng)控制器框圖;
圖5是本發(fā)明的循環(huán)控制器框圖。 其中1.光反射體,2.安裝托架,3.集熱器,4.支架,5.方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸,6.減速器, 7.電機(jī)一,8.仰角轉(zhuǎn)動(dòng)軸,9.大齒輪,IO.電機(jī)二,ll.進(jìn)水管,12.出水管,13.溫度傳感器, 14.太陽光線傳感器,15.固定裝置。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示,一種懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器,包括光反射體1、安裝托架2、集
熱器3、承壓儲(chǔ)水箱、仰角調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、方位調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制仰角調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和方位
調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的跟蹤驅(qū)動(dòng)控制器以及控制集熱器3和承壓儲(chǔ)水箱的循環(huán)控制器。 如圖1、2所示,光反射體1為一個(gè)拋物面體,拋物面體向光面貼有鋁反射光薄膜,
光反射體1和集熱器3固定在安裝托架2上,集熱器3位于光反射體1上方并對(duì)應(yīng)光反射
體1的焦點(diǎn); 方位調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支架4、方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸5、減速器6和電機(jī)一 7,方位角轉(zhuǎn)動(dòng) 軸5通過支撐軸承連接在支架4上,方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸5 —端與固定在支架4上的減速器6鍵 槽連接,減速器6輸入軸與電機(jī)一 7通過聯(lián)軸器連接,這樣電機(jī)一 7的轉(zhuǎn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)光反射 體1的方位調(diào)節(jié),支架4底部安裝有固定裝置15,固定裝置15上開有安裝孔,方位調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)通過固定裝置15固定在墻壁上; 仰角調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括仰角轉(zhuǎn)動(dòng)軸8、互相嚙合的大齒輪9和小齒輪以及電機(jī)二 IO,大齒輪9固定在仰角轉(zhuǎn)動(dòng)軸8上,小齒輪與電機(jī)二 10的電機(jī)軸相連,通過電機(jī)二 10的 小齒輪與仰角轉(zhuǎn)動(dòng)軸8的大齒輪9嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)仰角調(diào)節(jié);方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸5另一端垂直的 安裝在仰角轉(zhuǎn)動(dòng)軸8上,仰角傳動(dòng)軸8設(shè)置在安裝托架2上,跟蹤驅(qū)動(dòng)控制器通過導(dǎo)線與電 機(jī)一 7和電機(jī)二 10分別相連以控制兩驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光反射體1的仰角和方位調(diào) 節(jié)。 如圖1所示,所述的集熱器3為一個(gè)密封的鋁容器,鋁容器外圍包有石棉層,鋁容 器上裝有進(jìn)水管11、出水管12、溫度傳感器13和太陽能光線傳感器14,溫度傳感器13與循 環(huán)控制器相連,太陽光線傳感器14與跟蹤驅(qū)動(dòng)控制器相連。
為了防止跟蹤驅(qū)動(dòng)控制器工作失靈或受信號(hào)干擾,提高可靠性,在方位角和仰角 最大調(diào)節(jié)的安全范圍邊緣分別設(shè)置有限位用的接近開關(guān),當(dāng)跟蹤轉(zhuǎn)動(dòng)到最大角度時(shí),電機(jī) 能自動(dòng)停止,只能在控制器發(fā)出反向旋轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)才能工作,否則停止工作。
如圖3所示,是本發(fā)明的循環(huán)回路流程框圖,包括集熱器3、承壓儲(chǔ)水箱、循環(huán)泵、 自動(dòng)泄壓閥和單向防漏保險(xiǎn)閥等組成。循環(huán)泵的工作由循環(huán)控制器自動(dòng)控制,循環(huán)控制器 內(nèi)設(shè)有控制電路外,還包括循環(huán)泵、自動(dòng)泄壓閥、單向防漏保險(xiǎn)閥。水壓不夠的場(chǎng)合可在承 壓儲(chǔ)水箱的熱水出口加裝一個(gè)增壓泵,不直接用水做熱媒則可在第一循環(huán)回路加裝一調(diào)壓 膨脹罐。 太陽光通過反射面匯聚到集熱器3上,集熱器3底部涂有吸光材料,集熱器3及 其導(dǎo)熱液溫隨著光照而不斷升高,當(dāng)集熱器導(dǎo)熱液溫與承壓儲(chǔ)水箱水溫溫差超過設(shè)定值A(chǔ) 時(shí),循環(huán)控制器啟動(dòng)循環(huán)泵,較高溫度的導(dǎo)熱液在承壓儲(chǔ)水箱下部與低溫水進(jìn)行熱交換,導(dǎo) 熱液溫度降低,經(jīng)過循環(huán)泵輸送至集熱器,直至集熱器導(dǎo)熱液溫度與承壓儲(chǔ)水箱水溫溫差 小于設(shè)定值B時(shí),自動(dòng)停止循環(huán)泵,進(jìn)行下一輪加熱。承壓儲(chǔ)水箱頂部裝有一自動(dòng)泄壓閥, 防止長(zhǎng)時(shí)間不用水且不斷加熱后,承壓儲(chǔ)水箱壓力過大發(fā)生危險(xiǎn)或損壞。導(dǎo)熱液流動(dòng)回路 構(gòu)成第一循環(huán)回路,循環(huán)回路的導(dǎo)熱液可選用高沸點(diǎn)環(huán)保型防腐蝕導(dǎo)熱液,也可直熱方式, 即循環(huán)系統(tǒng)直接與承壓儲(chǔ)水箱連通,在集熱器3內(nèi)對(duì)水直接加熱后與承壓儲(chǔ)水箱的水通過 循環(huán)泵進(jìn)行對(duì)流。 循環(huán)控制器中自來水供水管和承壓儲(chǔ)水箱進(jìn)水口之間裝有一單向防漏保險(xiǎn)閥,一 方面防止水壓下降或停水導(dǎo)致承壓儲(chǔ)水箱中水的回流,另一方面可防止系統(tǒng)故障造成長(zhǎng)時(shí) 間漏水,提高系統(tǒng)可靠性。 如圖4所示,是本發(fā)明的跟蹤控制器框圖,由控制電路、雙向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、光線傳感 器、接近開關(guān)、手動(dòng)開關(guān)、電源等組成,其中電機(jī)一、光線傳感器一、接近開關(guān)一、接近開關(guān) 二、手動(dòng)開關(guān)一、手動(dòng)開關(guān)二是實(shí)現(xiàn)方位角的檢測(cè),具有跟蹤驅(qū)動(dòng)、安全限位、手動(dòng)調(diào)節(jié)等功 能;電機(jī)二、光線傳感器二、接近開關(guān)三、接近開關(guān)四、手動(dòng)開關(guān)三、手動(dòng)開關(guān)四是實(shí)現(xiàn)仰角 的檢測(cè),具有跟蹤驅(qū)動(dòng)、安全限位、手動(dòng)調(diào)節(jié)等功能;電源為交流市電和太陽能電池兩用,可 根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合靈活選用。 如圖5所示,是本發(fā)明的循環(huán)控制器框圖,是以AVR ATmega8單片機(jī)為核心的控 制模塊,輸入外圍電路包括多個(gè)溫度傳感器,輸出外圍電路包括循環(huán)泵接口 、電輔助加熱接 口 、管路防凍接口 、備用接口以及液晶接口與鍵盤接口 。單片機(jī)根據(jù)輸入信號(hào),獲得系統(tǒng)各 部位的溫度,再通過固化在單片機(jī)內(nèi)部的程序進(jìn)行分析判斷,得出各路輸出結(jié)果,分別輸出 進(jìn)行控制相關(guān)部件??刂撇呗砸环矫婵捎晒袒某绦?qū)崿F(xiàn),另一方面為增強(qiáng)靈活性,可進(jìn)行 強(qiáng)制循環(huán)、電輔助加熱等手動(dòng)控制和時(shí)間、循環(huán)模式等有關(guān)參數(shù)設(shè)置。液晶顯示相關(guān)監(jiān)測(cè)參 數(shù)和各路輸出控制狀態(tài)指示。
權(quán)利要求
一種懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器,包括光反射體(1)、安裝托架(2)、集熱器(3)、承壓儲(chǔ)水箱、仰角調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、方位調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制仰角調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和方位調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的跟蹤驅(qū)動(dòng)控制器以及控制集熱器(3)和承壓儲(chǔ)水箱的循環(huán)控制器,光反射體(1)和集熱器(3)固定在安裝托架(2)上,集熱器(3)位于光反射體(1)上方并對(duì)應(yīng)光反射體(1)的焦點(diǎn),其特征是方位調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支架(4)、方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸(5)、減速器(6)和電機(jī)一(7),方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸(5)通過支撐軸承連接在支架(4)上,方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸(5)一端與固定在支架(4)上的減速器(6)鍵槽連接,減速器(6)輸入軸與電機(jī)一(7)通過聯(lián)軸器連接;仰角調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括仰角轉(zhuǎn)動(dòng)軸(8)、互相嚙合的大齒輪(9)和小齒輪以及電機(jī)二(10),大齒輪(9)固定在仰角轉(zhuǎn)動(dòng)軸(8)上,小齒輪與電機(jī)二(10)的電機(jī)軸相連;方位角轉(zhuǎn)動(dòng)軸(5)另一端垂直的安裝在仰角轉(zhuǎn)動(dòng)軸(8)上,仰角傳動(dòng)軸(8)設(shè)置在安裝托架(2)上,跟蹤驅(qū)動(dòng)控制器通過導(dǎo)線與電機(jī)一(7)和電機(jī)二(10)分別相連以控制兩驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光反射體(1)的仰角和方位調(diào)節(jié)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器,其特征是所述的光反射體 (1)為一個(gè)拋物面體,拋物面體向光面貼有鋁反射光薄膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器,其特征是所述的集熱器(3) 為一個(gè)密封的鋁容器,鋁容器外圍包有石棉層,鋁容器上裝有進(jìn)水管(11)、出水管(12)、溫 度傳感器(13)和太陽能光線傳感器(14),溫度傳感器(13)與循環(huán)控制器相連,太陽光線傳 感器(14)與跟蹤驅(qū)動(dòng)控制器相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器,其特征是所述的集熱器(3) 與承壓儲(chǔ)水箱之間設(shè)置有循環(huán)泵,集熱器(3)的進(jìn)水管(11)與承壓儲(chǔ)水箱的冷水出水口連 通,集熱器(3)和循環(huán)泵通過出水管(12)與承壓儲(chǔ)水箱的熱水進(jìn)水口連通。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器,其特征是所述的承壓儲(chǔ)水 箱的熱水出水口處安裝有增壓泵。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器,其特征是所述的承壓儲(chǔ)水 箱頂部安裝有自動(dòng)卸壓閥。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器,其特征是所述的承壓儲(chǔ)水箱的冷水進(jìn)水口與自來水管之間安裝有單向防漏保險(xiǎn)閥。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器,其特征是所述的支架(6)底部安裝有固定裝置(15),固定裝置(15)上開有安裝孔,仰角調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過固定裝置 (15)固定在墻壁上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種懸掛式自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器。它包括光反射體、安裝托架、集熱器、承壓儲(chǔ)水箱、仰角調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、方位調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制兩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的跟蹤驅(qū)動(dòng)控制器以及控制集熱器和承壓儲(chǔ)水箱的循環(huán)控制器,跟蹤驅(qū)動(dòng)控制器通過導(dǎo)線與電機(jī)一和電機(jī)二分別相連以控制兩驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光反射體的仰角和方位調(diào)節(jié)。該懸掛式聚焦自動(dòng)跟蹤太陽能熱水器可根據(jù)太陽的走向進(jìn)行仰角和方位調(diào)節(jié),自動(dòng)跟蹤太陽,采光率高,太陽能利用率高,可確保全天候使用;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,可懸掛在墻壁上,使用方便,安全可靠。
文檔編號(hào)F24J2/38GK101706164SQ200910225069
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者何祖光, 施建良, 沈金榮 申請(qǐng)人:施建良