CN103759409B - 一种新型风能热水装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型风能热水装置及控制方法，所述本发明提供了一种新型风能热水装置，所述新型风能热水装置包括保温箱、底座、风能转化为热能装置、电能加热装置和智能控制系统，所述保温箱包括进水管、出水管，所述保温箱装在底座上。本发明新型风能热水装置采用涡流致热原理，能够简化风力发电的中间环节，减少中间环节的损耗，使用成本大大降低，可以实时加热，更加节能环保。该装置原理简单，制作容易，成本低廉，效果明显。

Description

一种新型风能热水装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种热水装置，尤其涉及一种利用风能的新型风能热水装置以及控制方法。

背景技术

当前，各大能源缺乏的时代。开发新能源、利用新能源已经迫在眉急。太阳能已经渐渐进入大众家庭。目前使用的热水装置，有电加热、燃料加热以及太阳能加热，但电与燃料加热的成本高，太阳能加热，到晚上或阴雨天，热水效果不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型风能热水装置及控制方法，采用风能，可以不受下雨天或者晚上热水效果不好的影响，保证热水装置的正常工作，且能保持水温，节约能源，成本低廉。

一方面，本发明提供了一种新型风能热水装置，所述新型风能热水装置包括保温箱、底座、风能转化为热能装置、电能加热装置和智能控制系统，所述保温箱包括进水管、出水管，所述保温箱装在底座上。

进一步地，所述风能转化为热能装置包括叶轮、加热板、转子盘与永磁体，所述叶轮通过第一轴与第一圆锥齿轮相连，所述第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮啮合，所述第二圆锥齿轮通过第二轴、第三轴与所述转子盘连接，所述第二轴与第三轴之间设置有空套齿轮，所述转子盘通过螺母与垫片设置在所述底座上，所述转子盘上均匀分布有所述永磁体，所述加热板设置在所述保温箱的底部处于所述转子盘的上方。

更进一步地，所述风能转化为热能装置还包括滚轮、迎风板、连接杆，所述第一轴上设置有第一轴承与第二轴承，所述滚轮的一端通过连接杆与第一轴承相连，所述滚轮的另一端与所述底座相连；所述第二轴上设置有第三轴承与第四轴承，所述连接杆上设置有第一分支、第二分支，且分别通过所述的第三轴承、第四轴承与所述迎风板相连，所述第二轴承与所述第一分支相连，所述迎风板可带动所述叶轮转向迎风位置；所述第三轴上设置有第五轴承与第六轴承，所述第五轴承设置在所述保温箱的顶部，所述第六轴承设置在所述保温箱底部。

进一步地，所述电能加热装置包括发电机、蓄电池与加热棒，所述发电机的一侧设置有第三圆锥齿轮，所述第三圆锥齿轮与第三轴上的空套齿轮啮合，所述发电机与蓄电池设置在所述保温箱的外部；所述加热棒设置在所述保温箱的内部并与所述蓄电池相连。

进一步地，所述智能控制系统包括热传感器、离合控制器与双向摩擦式离合器，所述热传感器装在所述保温箱内部，所述离合控制器装在所述保温箱外部，所述第三轴通过所述双向摩擦式离合器与所述空套齿轮连接。

更进一步地，所述空套齿轮、第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮、第三圆锥齿轮为45度圆锥齿轮。

更进一步地，所述转子盘设置有4个永磁体。

更进一步地，所述感应加热板为硅钢板。

更进一步地，永磁体材料为钕铁硼稀土永磁材料。

另一方面，本发明提供一种新型风能热水装置的控制方法，其中所述所述新型风能热水装置包括保温箱、底座、风能转化为热能装置、电能加热装置和智能控制系统，所述保温箱包括进水管、出水管，所述保温箱装在底座上。所述风能转化为热能装置包括叶轮、加热板、转子盘与永磁体，所述叶轮通过第一轴与第一圆锥齿轮相连，所述第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮啮合，所述第二圆锥齿轮通过第二轴、第三轴与所述转子盘连接，所述第二轴与第三轴之间设置有空套齿轮，所述转子盘通过螺母与垫片设置在所述底座上，所述转子盘上均匀分布有所述永磁体，所述加热板设置在所述保温箱的底部处于所述转子盘的上方。所述风能转化为热能装置还包括滚轮、迎风板、连接杆，所述第一轴上设置有第一轴承与第二轴承，所述滚轮的一端通过连接杆与第一轴承相连，所述滚轮的另一端与所述底座相连；所述第二轴上设置有第三轴承与第四轴承，所述连接杆上设置有第一分支、第二分支，且分别通过所述的第三轴承、第四轴承与所述迎风板相连，所述第二轴承与所述第一分支相连，所述迎风板可带动所述叶轮转向迎风位置；所述第三轴上设置有第五轴承与第六轴承，所述第五轴承设置在所述保温箱的顶部，所述第六轴承设置在所述保温箱底部。所述电能加热装置包括发电机、蓄电池与加热棒，所述发电机的一侧设置有第三圆锥齿轮，所述第三圆锥齿轮与第三轴上的空套齿轮啮合，所述发电机与蓄电池设置在所述保温箱的外部；所述加热棒设置在所述保温箱的内部并与所述蓄电池相连。所述智能控制系统包括热传感器、离合控制器与双向摩擦式离合器，所述热传感器装在所述保温箱内部，所述离合控制器装在所述保温箱外部，所述第三轴通过所述双向摩擦式离合器与所述空套齿轮连接。

其中，所述控制方法包括，当所述保温箱内部的水加热到一定温度，所述热传感器将发出信号给所述离合控制器，所述离合控制器将使所述双向摩擦式离合器分离，所述转子盘停止转动，使所述空套齿轮转动并带动第三圆锥齿轮转动，使所述发电机转动发电；当所述保温箱内部水温下降到一定温度，所述热传感器将发出信号给所述离合控制器，所述离合控制将使所述双向摩擦式离合器啮合，所述空套齿轮停止转动，第三轴带动所述转子盘转动,对水进行加热。

由于采用上述技术方案，本发明之新型风能热水装置可以达到的技术效果是：采用涡流致热原理，风能直接转化为热能，能源利用率高；采用风能发电，蓄电池蓄电，可以实时加热；采用迎风板解决风向不固定问题，利用来自不同方向的风；采用热传感器和离合控制器，实现智能控制加热与蓄电切换； 采用风能是新型可再生无污染能源，解决了一般利用太阳能热水装置受下雨天或者晚上热水效果不好的问题。

附图说明

图1为本发明的结构立体图。

图2为图1的正视图。

图3为图2的左视图。

图4为图2双向摩擦式离合器、空套齿轮与圆锥齿轮局部示意图。

图5为图2转子盘与永磁体的俯视图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施方式来对本发明所述的新型风能热水装置及控制方法做进一步的解释和说明。

一种新型风能热水装置

如图2、图3，新型风能热水装置包括底座101与保温箱102，保温箱102的一侧设置有进水管103，另一端设置有出水管104，保温箱102装在底座101上。

风能转化为热能装置包括叶轮201、加热板202、转子盘203与永磁体204，叶轮201通过第一轴211与第一圆锥齿轮221相连，第一圆锥齿轮221与第二圆锥齿轮222啮合，第二圆锥222通过第二轴212、第三轴213与转子盘203连接，第二轴212与第三轴213之间设置有空套齿轮224。转子盘203通过螺母205与垫片206设置在底座101上。如图5，转子盘203上均匀分布有永磁体204，加热板202设置在保温箱102的底部处于转子盘203的上方。

风能转化为热能装置还包括滚轮207、迎风板208、连接杆209。第一轴211上设置有第一轴承231与第二轴承232。滚轮207的一端通过连接杆209与第一轴承231相连，滚轮207的另一端与底座101相连；第二轴212上设置有第三轴承233与第四轴承234。连接杆209上设置有第一分支2091、第二分支2092，且分别通过第三轴承233、第四轴承234与迎风板208相连，第二轴承232与第一分支2091相连。迎风板208可带动叶轮201转向迎风位置；第三轴213上设置有第五轴承235与第六轴承236，第五轴承235设置在保温箱102的顶部，第六轴承236设置在保温箱102底部。

电能加热装置包括发电机301、蓄电池302与加热棒303。发电机301的一侧设置有第三圆锥齿轮223，第三圆锥齿轮223与第三轴213上的空套齿轮224啮合，发电机301与蓄电池302设置在保温箱102的外部；加热棒303设置在保温箱102的内部并与蓄电池302相连。

智能控制系统包括热传感器401、离合控制器402与双向摩擦式离合器403，热传感器装401在保温箱102内部，离合控制器402装在保温箱102外部。如图4，第三轴213通过双向摩擦式离合器403与空套齿轮224连接。

当有风时，迎风板208在风力作用下使叶轮201转到迎风的位置，叶轮201在风力作用下转动，动力从第一轴211通过第一圆锥齿轮221带动第二圆锥齿轮222，转到第二轴212上，第二轴212通过双向摩擦式离合器403把动力传到第三轴213，第三轴213带动转子盘203转动，转子盘203上装有4个由钕铁硼稀土永磁材料制作的永磁体204，形成永磁阵列，这些永磁体204跟随转子盘203一起旋转即可形成极强交变磁场，由硅钢板制作成的感应加热板202处在交变磁场中产生大量涡流，在涡流作用下加热板202温度不断升高，保温箱102中的冷水循环往复地与处于保温箱102底部的加热板202接触，持续不断地带走热量，水温逐渐升高，达到加热效果，实现把风能直接转化为热能的目的。

电能加热装置发电机301产生的电力传给蓄电池302中储存，提供给加热棒303对保温箱中的水进行加热，起到实时加热的良好效果。

一种新型风能热水装置的控制方法

本新型风能热水装置采用上述结构，在此不再赘述。

其控制方法包括，当保温箱102内部的水加热到一定温度，热传感器401将发出信号给离合控制器402，离合控制器402将使双向摩擦式离合器403分离，转子盘203停止转动，使空套齿轮224转动并带动第三圆锥齿轮223转动，使发电机301转动发电。当保温箱102内部水温下降到一定温度，热传感器401将发出信号给离合控制器402，离合控制器402将使双向摩擦式离合器403啮合，空套齿轮224停止转动，第三轴213带动转子盘203转动,对水进行加热。

双向摩擦式离合器403与空套齿轮224结合，实现风能加热与风力发电的切换，使风能得到充分利用。

综上所述，本发明风能热水装置利用风力，能够解决热水装置耗电、消耗燃料等问题。本发明之新型风能热水装置可以达到的技术效果是：采用涡流致热原理，风能直接转化为热能，能源利用率高；采用风能发电，蓄电池蓄电，可以实时加热；采用迎风板解决风向不固定问题，利用来自不同方向的风；采用热传感器和离合控制器，实现智能控制加热与蓄电切换； 采用风能是新型可再生无污染能源，解决了一般利用太阳能热水装置受下雨天或者晚上热水效果不好的问题。

需要注意的是，所公开实施例的上述说明使得本领域专业技术人员能够显而易见地对于本实施例进行多种类似变化和修改，这种类似变化是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种新型风能热水装置，其特征在于： 所述新型风能热水装置包括保温箱、底座、风能转化为热能装置、电能加热装置和智能控制系统，所述保温箱包括进水管、出水管，所述保温箱装在底座上；

所述风能转化为热能装置包括叶轮、加热板、转子盘与永磁体，所述叶轮通过第一轴与第一圆锥齿轮相连，所述第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮啮合，所述第二圆锥齿轮通过第二轴、第三轴与所述转子盘连接，所述第二轴与第三轴之间设置有空套齿轮，所述转子盘通过螺母与垫片设置在所述底座上，所述转子盘上均匀分布有所述永磁体，所述加热板设置在所述保温箱的底部处于所述转子盘的上方；

所述风能转化为热能装置还包括滚轮、迎风板、连接杆，所述第一轴上设置有第一轴承与第二轴承，所述滚轮的一端通过连接杆与第一轴承相连，所述滚轮的另一端与所述底座相连；所述第二轴上设置有第三轴承与第四轴承，所述连接杆上设置有第一分支、第二分支，且分别通过所述的第三轴承、第四轴承与所述迎风板相连，所述第二轴承与所述第一分支相连，所述迎风板可带动所述叶轮转向迎风位置；所述第三轴上设置有第五轴承与第六轴承，所述第五轴承设置在所述保温箱的顶部，所述第六轴承设置在所述保温箱底部；

当有风时，迎风板在风力作用下使叶轮转到迎风的位置，叶轮在风力作用下转动，动力从第一轴通过第一圆锥齿轮带动第二圆锥齿轮，转到第二轴上，第二轴通过双向摩擦式离合器把动力传到第三轴，第三轴带动转子盘转动，转子盘上装有4个由钕铁硼稀土永磁材料制作的永磁体，形成永磁阵列，这些永磁体跟随转子盘一起旋转即形成极强交变磁场，由硅钢板制作成的感应加热板处在交变磁场中产生大量涡流，在涡流作用下加热板温度不断升高，保温箱中的冷水循环往复地与处于保温箱底部的加热板接触，持续不断地带走热量，水温逐渐升高，达到加热效果，实现把风能直接转化为热能。

2.如权利要求1所述的新型风能热水装置，其特征在于：所述电能加热装置包括发电机、蓄电池与加热棒，所述发电机的一侧连接有第三圆锥齿轮，所述第三圆锥齿轮与第三轴上的空套齿轮啮合，所述发电机与蓄电池设置在所述保温箱的外部；所述加热棒设置在所述保温箱的内部并与所述蓄电池相连。

3.如权利要求1所述的新型风能热水装置，其特征在于：所述智能控制系统包括热传感器、离合控制器与双向摩擦式离合器，所述热传感器装在所述保温箱内部，所述离合控制器装在所述保温箱外部；所述第三轴通过所述双向摩擦式离合器与所述空套齿轮连接。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的新型风能热水装置，其特征在于：所述空套齿轮、第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮、第三圆锥齿轮为45度圆锥齿轮。