CN201954780U - 一种太阳能热水器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能热水器。它将太阳能热水器的集热储水箱内胆外侧与温差发电材料的一面热接触，温差发电材料的另一面与散热物体热接触，温差发电材料因两面的温差而发电。温差发电材料的输出端与存储输出电路的输入端相连，从存储输出电路的输出端子输出电能。解决了公知的太阳能热水器采集的热能常年绝大部分没被利用的缺陷，使太阳能热水器的闲置热能转化成电能，供给各种电器使用。本实用新型使太阳能热水器成为洗浴和绿色发电供电中心，大大提高了太阳能热水器的应用价值。本实用新型用于在各种太阳能热水器的基础上，生产洗浴和温差发电两用的太阳能热水器。

Description

一种太阳能热水器
技术领域
本实用新型涉及一种热水器，尤其指一种太阳能热水器。
背景技术
太阳能热水器社会拥有量很多，但每家日常使用太阳能热水器的次数和总时间相对于闲置时间而言很少，每周的使用次数也就是1-2次左右，常年绝大多数时间热水器闲置，使太阳能热水器里面的热水的热能白白损失了。温差发电虽然是已有技术，但还没有人提出在太阳能热水器上进行温差发电的技术方案。
发明内容
本实用新型的目的是在公知的太阳能热水器基础上，添加较少的一些部件，利用太阳能热水器的集热储水箱内的热水来进行温差发电的太阳能热水器。它可以为各种电器提供绿色电源和洗浴用，充分利用太阳能热水器日常采集的太阳热能，使太阳能热水器一物多用，兼做家用绿色电源供电中心。
为了实现上述目的，本实用新型包含公知技术的太阳能热水器各组成部分，集热储水箱的内胆与温差发电材料的内表面热接触，温差发电材料的外表面与散热物体热接触，触温差发电材料与二极管串联后与存储输出电路的输入端并联，存储输出电路的输出端与输出端子相连。
存储输出电路由可充电电池与逆变器输入端和开关串联的电路并联组成，不用电时通过开关断开其电流通道，逆变器不再耗电，使温差发电的电能无空载消耗，逆变器的输出端子与220V电源插座相连并安装在室内，方便各种电器用电。
为了提高温差发电材料两个侧面的温差，提高发电能力，散热物体用铝制的散热片，内胆的裸露区域要安装保温材料。
为让用户及时了解集热储水箱内胆内的水温和温差发电现状，集热储水箱内带有温度传感器，温度传感器通过导线与置于室内的数字温度表并联，存储输出电路的输入端与置于室内的电压显示电路并联。
由于本实用新型用简单的结构，在太阳能热水器的集热储水箱的内胆外侧安装了温差发电材料，温差发电材料与二极管串联后与存储输出电路的输入端并联，存储输出电路的输出端与输出端子和220V电源插座相连，这就使得在太阳能热水器的大部分闲置热能转化成电能，并且这种发电模式在阳光充足的白天是连续的，可连续供给各种中小功率家用电器(42寸以下的液晶电视、音响、 电脑、电风扇、各种电动器具、随身带的视听设备等)使用。本实用新型使太阳能热水器成为一种洗浴和绿色发电供电中心，大大提高了太阳能热水器的使用价值，其太阳能温差发电的节能减排效益将会是巨大的。
附图说明
图1是本实用新型的物理结构侧视图；
图2是本实用新型的电路图；
具体实施方式
在图1中，太阳能热水器的集热储水箱外壳14与内胆2之间是保温层15，还有集热管6的上端与内胆2连通，公知技术中的太阳能热水器中的其它部分就在此省略不讲了。温差发电材料1与内胆2的侧面热接触，各个温差发电材料1之间的间隙和裸露的内胆区域要安装保温材料，以降低热量损失。温差发电材料1的外表面紧贴着安装铝制的散热片3，可用螺丝将散热片3(的四个角)固定在内胆2的侧面，各个温差发电材料1与内胆2及散热片3之间的接触面带有导热硅脂。散热片3的面积如果与集热储水箱外壳14的一个侧面的面积相同的话，散热片3就可以兼做太阳能热水器的侧面的外壳，这样做既美观坚固、又散热面积大、散热效果好。
在图2中，多个温差发电材料1(即图中那些小扁方块)相互正串联(即两个温差发电单元的不同极性相互连接)后构成输出电压高的温差发电材料1。本人通过实验证明，一个长宽各为4厘米的普通的小半导体制冷片，温差50度时的温差发电电压高达0.5V以上(且内阻仅1欧姆左右)，用20多片总输出电压就够了(12V以上)。温差发电材料1的总输出端与二极管D串联后并联在存储输出电路4的输入端X、Y。二极管D可以防止温差发电材料1在温差发电电压过低的情况下，存储输出电路4内的可充电电池E对温差发电材料1的反向放电现象的发生。二极管D要用半导体锗材料的二极管，这样可以使它在充电时分得的电压最小(0.2V左右)，有利于提高温差发电的利用率。存储输出电路4由可充电电池E与逆变器5和开关KN构成的串联电路再并联构成，为了防止不用电时逆变器5对电能的消耗，可断开开关KN，用电时再接通开关KN。可充电电池E的电压要与温差发电材料1的总输出电压相匹配，以高效地充电，它可以用普通蓄电池串联构成(比如组合成12V等电压的各种组合)。
逆变器5内部由公知技术中的逆变器电路组成，各种类型的均可，例如可参照国防工业出版社2003年4月出版的《实用电子控制电路》书中的152-153页的：“一种家用、船用逆变电源”一文。逆变器5可将温差发电材料1以及可充电电池E提供给的直流电变换成220V交流电，其交流220V输出端子A和B为多个输出插位的220V电源插座的多个并联插口，以给其他中小功率电器(42 寸以下的液晶电视、音响、电脑、电风扇、各种电动器具、随身带的视听设备等)提供220V电能，一物多用；输出端子C、F输出12V低压直流电，也可供小电器使用。这是一种绿色发电模式，为各种家用电器提供了绿色电能，符合低碳节能原则。
温度传感器17置于内胆2热水里面或贴装在内胆2外表面，通过导线与室内的数字温度表18相并联，数字温度表18的电源输入端与输出端子C、F并联，但由于液晶显示数字温度表18耗电极微小，用钮扣电池或干电池供电也可。数字温度表18用于观察内胆2里的水温，以方便用户的洗浴或温差发电操作。
发光二极管D8、电阻R4、稳压二极管D7串联后并联在存储输出电路4的输入端X、Y上，构成可充电电池E的电压显示电路。当可充电电池E的电压高于设定值时，稳压二极管D7击穿导通，使发光二极管D8发光；当可充电电池E的电压低于设定值时，稳压二极管D7截止，发光二极管D8不发光，表示电不足。由于发光二极管D8的发光电流只需要几个毫安，故耗电极小，不影响供电效率。可充电电池E的电压显示电路也可用高内阻、微耗电的机械或电子电压表代替。该电路的目的是让用户观察温差发电电压高低，以便进行相应操作。
本实用新型的总体工作过程如下：太阳能热水器的内胆2中的水因吸收集热管6的热量而升温，导致温差发电材料1的内表面温度升高；而温差发电材料1外表面与散热片3良好热接触而散热，使外表面温度降低，这样就在温差发电材料1的内外表面产生了较高的温差而发电，发出的电能送到室内的存储输出电路4，可同时给其内的可充电电池E充电并通过逆变器5等的电源输出端子给各种家用电器供电。由于在白天内胆2中的水吸收集热管6的热量充足且是源源不断的，供电能力强，可连续供电。这样，就使得太阳能热水器的大部分时间用于温差发电，充分地利用了太阳能热水器吸收的太阳能。
本实施例的各元器件参考值：可充电电池E采用额定电压12V、18V的蓄电池，容量要尽可能高。太阳能热水器可用市面上常见的各类真空管采热式的基础上改装，内胆2要用铝的或不锈钢的。温差发电材料1可用市面上普通的长宽各为4厘米的半导体制冷片25片以上再相互正串联组成，其总输出电压要与可充电电池E匹配。各处的保温材料用厚度2-5厘米左右的聚氨酯发泡塑料(各个温差发电材料1之间的间隙处用与温差发电材料1厚度相同的)。散热片3用铝材制作，最好其外侧带普通电子元件上用的散热器那种竖向的散热条。
电阻R4用阻值360欧姆的小碳膜电阻。发光二极管D8用发光电压1.7-2V的。二极管D用耐压20V以上、额定电流3A以上的锗材料的二极管。稳压二 极管D7用稳压值9-12V的。数字温度表18可用市场上常见的小型液晶显示、传感器与表头分离的那种。
为了防止阳光照射到散热片3上而降低温差发电材料1内外表面的温差，最好在散热片3附近(也可机械脱离本发明各部件安装)安装遮阳罩，但不能影响其散热，遮阳罩与散热片3的平行安装距离不能小于3厘米。
本实用新型的图1中的各个部件全部安装在室外，图2中的存储输出电路4和数字温度表18以及发光二极管D8、电阻R4、稳压二极管D7串联构成的电压显示电路、各个输出端子在室内，也可把可充电电池E单独安装在另一个壳体内，将其置于室内或室外均可。
本实用新型不限于上述实施例，还可推广到集体供热水的大型太阳能热水器系统。内胆2的其他部位也可安装温差发电材料以及相应部件。散热片3也可去掉，但此时由于温差发电材料1散热不良使温差发电能力降低，此时是靠着空气自然对流使温差发电材料1外表面散热的。本实用新型把温差发电材料裸露外表面的流动空气或散热片都称为散热物体。防止可充电电池E向温差发电材料1反向放电的二极管D也可用其他电路代替。温差发电数字温度表18和传感器17也可去掉。存储输出电路4也可用其他类型的电路结构代替，比如给可充电电池E再增加公知的太阳能给蓄电池充电用的充电控制器电路。也可在各个相关电路增加电子控制或单片机智能控制的电路等等。但上述这些变化都没有偏离本实用新型的实质和权利要求范围。

Claims (5)

1.一种太阳能热水器，包含集热管，其特征是集热储水箱的内胆与温差发电材料的内表面热接触，温差发电材料的外表面与散热物体热接触，触温差发电材料与二极管串联后与存储输出电路的输入端并联，存储输出电路的输出端与输出端子相连。
2.按权利要求1所述的太阳能热水器，其特征是存储输出电路由可充电电池与逆变器输入端和开关串联的电路并联组成，逆变器的输出端子与220V电源插座相连并安装在室内。
3.按权利要求1所述的太阳能热水器，其特征是散热物体为散热片，内胆的裸露区域安装保温材料。
4.按权利要求1所述的太阳能热水器，其特征是集热储水箱上带有温度传感器，温度传感器通过导线与置于室内的数字温度表并联。
5.按权利要求1所述的太阳能热水器，其特征是存储输出电路的输入端与电压显示电路并联。
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