CN107990570A - 一种自动追踪式太阳能热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动追踪式太阳能热水器，包括底座、旋转支撑装置、旋转驱动装置、支架、集热装置、保温水箱和控制器，所述底座固定在有太阳光直射的室外平面上，所述旋转支撑装置固定在所述底座中心处，所述旋转驱动装置设在所述底座内，所述旋转支撑装置由所述旋转驱动装置驱动，所述底座外圈设有滑道，所述支架底端设有滑轮，所述斜杆上内嵌有光敏传感器，所述集热装置固定在所述斜杆上，所述保温水箱通过循环热水管、循环冷水管与集热装置连接，所述循环热水管上设有单向阀，所述循环冷水管上连有循环泵，本发明的有益效果是，结构简单，实用性强。

Description

一种自动追踪式太阳能热水器
技术领域
本发明涉及热水器设备技术领域，特别是一种自动追踪式太阳能热水器。
背景技术
随着现代工业和社会的发展，人类对于资源和能源的依赖日益加强。而众所周知，地球上的资源和能源是有限的，所以在各种经济、政治和科学研究活动中，资源和能源的问题成为了首要解决的问题。太阳能是一种可自由利用、无污染、能量密度不高的持久能源，它是人类可以利用的最丰富的能源，也是最廉价，最洁净和最有发展前途的能源。长期以来人们在探索太阳能热利用方面做了大量的工作并取得了良好的成效。其中，太阳能热水器的热利用转换技术无疑是最为成熟的。由于太阳能热水器只有在太阳光直射时才能获得最高的太阳能热量，所以固定式的太阳能热水器难以有效、充分地利用太阳能资源。因此，研制一种可以自动追踪太阳能的太阳能热水器有着重大的意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种自动追踪式太阳能热水器。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种自动追踪式太阳能热水器，包括底座、旋转支撑装置、旋转驱动装置、支架、集热装置、保温水箱和控制器，所述底座固定在有太阳光直射的室外平面上，所述旋转支撑装置固定在所述底座中心处，所述旋转驱动装置设在所述底座内，所述旋转支撑装置由固定在所述底座上的护罩外壳、设在护罩外壳内的回转支承、竖直插装在回转支承中的旋转轴共同构成，所述旋转支撑装置由所述旋转驱动装置驱动，所述旋转驱动装置由固定在所述底座内且与所述回转支承外圈啮合连接的涡轮减速器、固定在所述底座内且与所述涡轮减速器输入端连接的伺服电机同构成，所述底座外圈设有滑道，所述支架由位于所述底座正上方的圆环底架、横向固定在圆环底架内侧的横梁、竖直固定在圆环底架上的竖杆、倾斜固定在圆环底架上且与所述竖杆顶端固定连接的斜杆共同构成，所述圆环底架底端设有可在所述滑道内滑动的滑轮，所述横梁中心处与旋转轴顶端固定连接，所述斜杆上内嵌有光敏传感器，所述集热装置固定在所述斜杆上，所述集热装置由固定在斜杆上的外框架、固定在外框架内的若干真空集热管、固定在外框架内且与真空集热管上端连通的第一内管、固定在外框架内且与真空集热管下端连通的第二内管、固定在外框架上且包覆外框架两侧面的玻璃盖板共同构成，所述第一内管一侧开有循环出水口，所述第二内管一侧开有循环进水口，所述保温水箱上端一侧开有第一进水口和第二进水口，所述保温水箱下端一侧开有第一出水口和第二出水口，所述循环出水口与第一进水口间通过循环热水管密封连接，所述循环热水管上连有单向阀，所述循环进水口与第一出水口间通过循环冷水管密封连接，所述循环冷水管上连有循环泵，所述第二进水口处设有与第二进水口密封连接的补水管，所述补水管上连有电磁阀，所述第二出水口设有与第二出水口密封连接的出水管，所述保温水箱顶端开有泄压口，所述泄压口处密封连有泄压管，所述泄压管上设有安全阀。
所述竖杆和所述斜杆的数量均为两个，所述竖杆和所述斜杆对称设在圆环底架上。
所述保温水箱和支架均由不锈钢材质制成。
所述保温水箱内设有内胆，所述保温水箱和内胆间设有保温层。
所述内胆中设有水温传感器、液位传感器和电加热管。
所述滑轮均匀分散地设在圆环支架底端，所述滑轮的数量为三个。
所述内胆的材质为搪瓷。
所述玻璃盖板为透明钢化玻璃。
所述控制器上设有电容显示屏，所述控制器上且为电容显示屏一侧设有开关按钮和若干调节按钮，所述控制器上连有电源接线，所述电源接线另一端连有电源插头。
所述控制器与伺服电机、光敏传感器、循环泵、电磁阀、水温传感器、液位传感器和和电加热管电性连接。
利用本发明的技术方案制作的一种自动追踪式太阳能热水器，可根据太阳的不同方位自动调整太阳能集热装置的角度，使集热装置充分吸收太阳能，提高太阳能的吸收利用率，充分利用太阳能资源，可根据水箱内液位情况自动补水，通过光电相辅自动加热水箱内的水。
附图说明
图1是本发明所述一种自动追踪式太阳能热水器的结构示意图；
图2是本发明所述支架的侧视图；
图3是本发明所述支架的仰视图；
图4是本发明所述控制器的结构示意图；
图中，1、底座；2、保温水箱；3、控制器；4、护罩外壳；5、回转支承；6、旋转轴；7、涡轮减速器；8、伺服电机；9、滑道；10、圆环底架；11、横梁；12、竖杆；13、斜杆；14、光敏传感器；15、外框架；16、真空集热管；17、第一内管；18、第二内管；19、玻璃盖板；20、循环出水口；21、循环进水口；22、第一进水口；23、第二进水口；24、第一出水口；25、第二出水口；26、循环热水管；27、单向阀；28、循环冷水管；29、循环泵；30、补水管；31、电磁阀；32、出水管；33、泄压口；34、泄压管；35、安全阀；36、内胆；37、保温层；38、水温传感器；39、液位传感器；40、电加热管；41、滑轮；42、电容显示屏；43、开关按钮；44、调节按钮；45、电源接线；46、电源插头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-4所示，一种自动追踪式太阳能热水器，包括底座1、旋转支撑装置、旋转驱动装置、支架、集热装置、保温水箱2和控制器3，所述底座1固定在有太阳光直射的室外平面上，所述旋转支撑装置固定在所述底座1中心处，所述旋转驱动装置设在所述底座1内，所述旋转支撑装置由固定在所述底座1上的护罩外壳4、设在护罩外壳4内的回转支承5、竖直插装在回转支承5中的旋转轴6共同构成，所述旋转支撑装置由所述旋转驱动装置驱动，所述旋转驱动装置由固定在所述底座1内且与所述回转支承5外圈啮合连接的涡轮减速器7、固定在所述底座1内且与所述涡轮减速器7输入端连接的伺服电机8同构成，所述底座1外圈设有滑道9，所述支架由位于所述底座1正上方的圆环底架10、横向固定在圆环底架10内侧的横梁11、竖直固定在圆环底架10上的竖杆12、倾斜固定在圆环底架10上且与所述竖杆12顶端固定连接的斜杆13共同构成，所述圆环底架10底端设有可在所述滑道9内滑动的滑轮41，所述横梁11中心处与旋转轴6顶端固定连接，所述斜杆13上内嵌有光敏传感器14，所述集热装置固定在所述斜杆13上，所述集热装置由固定在斜杆13上的外框架15、固定在外框架15内的若干真空集热管16、固定在外框架15内且与真空集热管16上端连通的第一内管17、固定在外框架15内且与真空集热管16下端连通的第二内管18、固定在外框架15上且包覆外框架15两侧面的玻璃盖板19共同构成，所述第一内管17一侧开有循环出水口20，所述第二内管18一侧开有循环进水口21，所述保温水箱2上端一侧开有第一进水口22和第二进水口23，所述保温水箱2下端一侧开有第一出水口24和第二出水口25，所述循环出水口20与第一进水口22间通过循环热水管26密封连接，所述循环热水管26上连有单向阀27，所述循环进水口21与第一出水口24间通过循环冷水管28密封连接，所述循环冷水管28上连有循环泵29，所述第二进水口23处设有与第二进水口23密封连接的补水管30，所述补水管30上连有电磁阀31，所述第二出水口25设有与第二出水口25密封连接的出水管32，所述保温水箱2顶端开有泄压口33，所述泄压口33处密封连有泄压管34，所述泄压管34上设有安全阀35；所述竖杆12和所述斜杆13的数量均为两个，所述竖杆12和所述斜杆13对称设在圆环底架10上；所述保温水箱2和支架均由不锈钢材质制成；所述保温水箱2内设有内胆36，所述保温水箱2和内胆36间设有保温层37；所述内胆36中设有水温传感器38、液位传感器39和电加热管40；所述滑轮41均匀分散地设在圆环底架41底端，所述滑轮41的数量为三个；所述内胆36的材质为搪瓷；所述玻璃盖板19为透明钢化玻璃；所述控制器3上设有电容显示屏42，所述控制器3上且为电容显示屏42一侧设有开关按钮43和若干调节按钮44，所述控制器3上连有电源接线45，所述电源接线45另一端连有电源插头46；，所述控制器3与伺服电机8、光敏传感器14、循环泵29、电磁阀31、水温传感器38、液位传感器39和电加热管40电性连接。
本实施方案的特点为，旋转支撑装置固定在底座中心处，旋转驱动装置设在底座内，旋转支撑装置由固定在底座上的护罩外壳、设在护罩外壳内的回转支承、竖直插装在回转支承中的旋转轴共同构成，旋转支撑装置由旋转驱动装置驱动，旋转驱动装置由固定在底座内且与回转支承外圈啮合连接的涡轮减速器、固定在底座内且与涡轮减速器输入端连接的伺服电机同构成，底座外圈设有滑道，支架由位于底座正上方的圆环底架、横向固定在圆环底架内侧的横梁、竖直固定在圆环底架上的竖杆、倾斜固定在圆环底架上且与竖杆顶端固定连接的斜杆共同构成，圆环底架底端设有可在滑道内滑动的滑轮，横梁中心处与旋转轴顶端固定连接，斜杆上内嵌有光敏传感器，集热装置固定在斜杆上，集热装置由固定在斜杆上的外框架、固定在外框架内的若干真空集热管、固定在外框架内且与真空集热管上端连通的第一内管、固定在外框架内且与真空集热管下端连通的第二内管、固定在外框架上且包覆外框架两侧面的玻璃盖板共同构成，集热装置通过循环热水管和循环冷水管与保温水箱连接，循环冷水管上连有循环泵，补水管上连有电磁阀，保温水箱的内胆中设有水温传感器、液位传感器和电加热管，控制器与伺服电机、光敏传感器、循环泵、电磁阀、水温传感器、液位传感器和和电加热管电性连接。利用本发明的技术方案制作的一种自动追踪式太阳能热水器，可根据太阳的不同方位自动调整太阳能集热装置的角度，使集热装置充分吸收太阳能，提高太阳能的吸收利用率，充分利用太阳能资源，可根据水箱内液位情况自动补水，通过光电相辅自动加热水箱内的水。
在本实施方案中，保温水箱内的水通过第一出水口、循环冷水管、循环进水口、第二内管进入真空集热管，真空集热管吸收太阳能热量并加热管内的水，加热后的水上升至第一内管，并由循环出水口、循环热水管、第一进水口流入保温水箱内胆中，循环泵促进热冷水循环，温度传感器和液位传感器将内胆中蓄水的水温和水量信息传递到控制器，并在电容显示屏显示出实时的水温和水量信息，通过控制器上的调节按钮可以设置最低水位线和最低水温，当内胆内水位低于预设最低水位线时，控制器自动控制电磁阀开启，外界水管通过补水管将水注入内胆中，光敏传感器将光照信息传递到控制器，控制器控制伺服电机工作，伺服电机输出端输出角位移，带动涡轮减速器、回转支承、旋转轴、支架、集热装置依次转动，使集热装置始终保持太阳光照直射的角度，当太阳光照不足时且内胆水温低于预设最低温度时，控制器自动控制电加热管对内胆的蓄水进行加热，使内胆的水温自动加热并保持在一定温度范围。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动追踪式太阳能热水器，包括底座(1)、旋转支撑装置、旋转驱动装置、支架、集热装置、保温水箱(2)和控制器(3)，其特征在于，所述底座(1)固定在有太阳光直射的室外平面上，所述旋转支撑装置固定在所述底座(1)中心处，所述旋转驱动装置设在所述底座(1)内，所述旋转支撑装置由固定在所述底座(1)上的护罩外壳(4)、设在护罩外壳(4)内的回转支承(5)、竖直插装在回转支承(5)中的旋转轴(6)共同构成，所述旋转支撑装置由所述旋转驱动装置驱动，所述旋转驱动装置由固定在所述底座(1)内且与所述回转支承(5)外圈啮合连接的涡轮减速器(7)、固定在所述底座(1)内且与所述涡轮减速器(7)输入端连接的伺服电机(8)同构成，所述底座(1)外圈设有滑道(9)，所述支架由位于所述底座(1)正上方的圆环底架(10)、横向固定在圆环底架(10)内侧的横梁(11)、竖直固定在圆环底架(10)上的竖杆(12)、倾斜固定在圆环底架(10)上且与所述竖杆(12)顶端固定连接的斜杆(13)共同构成，所述圆环底架(10)底端设有可在所述滑道(9)内滑动的滑轮(41)，所述横梁(11)中心处与旋转轴(6)顶端固定连接，所述斜杆(13)上内嵌有光敏传感器(14)，所述集热装置固定在所述斜杆(13)上，所述集热装置由固定在斜杆(13)上的外框架(15)、固定在外框架(15)内的若干真空集热管(16)、固定在外框架(15)内且与真空集热管(16)上端连通的第一内管(17)、固定在外框架(15)内且与真空集热管(16)下端连通的第二内管(18)、固定在外框架(15)上且包覆外框架(15)两侧面的玻璃盖板(19)共同构成，所述第一内管(17)一侧开有循环出水口(20)，所述第二内管(18)一侧开有循环进水口(21)，所述保温水箱(2)上端一侧开有第一进水口(22)和第二进水口(23)，所述保温水箱(2)下端一侧开有第一出水口(24)和第二出水口(25)，所述循环出水口(20)与第一进水口(22)间通过循环热水管(26)密封连接，所述循环热水管(26)上连有单向阀(27)，所述循环进水口(21)与第一出水口(24)间通过循环冷水管(28)密封连接，所述循环冷水管(28)上连有循环泵(29)，所述第二进水口(23)处设有与第二进水口(23)密封连接的补水管(30)，所述补水管(30)上连有电磁阀(31)，所述第二出水口(25)设有与第二出水口(25)密封连接的出水管(32)，所述保温水箱(2)顶端开有泄压口(33)，所述泄压口(33)处密封连有泄压管(34)，所述泄压管(34)上设有安全阀(35)。
2.根据权利要求1所述的一种自动追踪式太阳能热水器，其特征在于，所述竖杆(12)和所述斜杆(13)的数量均为两个，所述竖杆(12)和所述斜杆(13)对称设在圆环底架(10)上。
3.根据权利要求1所述的一种自动追踪式太阳能热水器，其特征在于，所述保温水箱(2)和支架均由不锈钢材质制成。
4.根据权利要求1所述的一种自动追踪式太阳能热水器，其特征在于，所述保温水箱(2)内设有内胆(36)，所述保温水箱(2)和内胆(36)间设有保温层(37)。
5.根据权利要求4所述的一种自动追踪式太阳能热水器，其特征在于，所述内胆(36)中设有水温传感器(38)、液位传感器(39)和电加热管(40)。
6.根据权利要求1所述的一种自动追踪式太阳能热水器，其特征在于，所述滑轮(41)均匀分散地设在圆环底架(41)底端，所述滑轮(41)的数量为三个。
7.根据权利要求1所述的一种自动追踪式太阳能热水器，其特征在于，所述内胆(36)的材质为搪瓷。
8.根据权利要求1所述的一种自动追踪式太阳能热水器，其特征在于，所述玻璃盖板(19)为透明钢化玻璃。
9.根据权利要求1所述的一种自动追踪式太阳能热水器，其特征在于，所述控制器(3)上设有电容显示屏(42)，所述控制器(3)上且为电容显示屏(42)一侧设有开关按钮(43)和若干调节按钮(44)，所述控制器(3)上连有电源接线(45)，所述电源接线(45)另一端连有电源插头(46)。
10.根据权利要求1所述的一种自动追踪式太阳能热水器，其特征在于，所述控制器(3)与伺服电机(8)、光敏传感器(14)、循环泵(29)、电磁阀(31)、水温传感器(38)、液位传感器(39)和电加热管(40)电性连接。
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