CN2341083Y - 一种新型家用太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型家用太阳能热水器,适合于为用户提供洗澡用热水。它由水箱、支架、托架、反光板和集热管组成。该集热管是由外表面涂复光谱选择性吸收涂层的热管插入在双层透明全玻璃真空管内,在真空管口部用橡胶套相连接,其热管冷凝段插入在太阳能水箱内,并通过螺纹密封连接,太阳能水箱与装有辅助电加热装置的浴室内水箱用水管相连接,真空管内不生水垢,不沉积水锈,若真空管破碎一支,不会漏水,运行可靠,高寒地区和阴雨天都能使用,高效节电,无污染。

Description

一种新型家用太阳能热水器

本实用新型涉及一种改进的家用太阳能热水器，特别是一种新型家用太阳能热水器，适合于为千家万户提供洗澡和生活洗涤用热水。

现有的家用太阳能热水器主要由水箱、支架、托架、反光板和集热管组成。市场上出售的全玻璃真空管家用太阳能热水器就是这种形式之一，由于单口式全玻璃真空集热管通过密封圈与水箱的内胆直接连接，带来如下缺点：

1．单口式全玻璃真空集热管(规格￠47×1200)每支每天总有一公斤热水留在管内无法使用，家用太阳能热水器10支/台～15支/台，则每天有10公斤/台～15公斤/台热水留在集热管内不能使用，热水利用率和热效率降低。

2．使单口式全玻璃真空集热管内沉积水锈，产生水垢，传热效率日渐衰减。

3．如果全玻璃真空集热管炸裂破损一支，则全玻璃真空管家用太阳能热水器会严重漏水，直到水箱内冷热水全部漏完才终止，且热水器不能继续运行，直至修复前。

4．由于单口式全玻璃真空集热管口部通过橡胶圈与水箱内胆密封连接，为了不漏水，因而全玻璃真空集热管内外玻管毛坯的尺寸公差要求很严，其值为±1mm，因而须采用北京特硬玻管做毛坯，材料费比较昂贵，而不能采用廉价的石灰玻璃管用作毛坯，市场上现有固定烘接的热管式真空集热管家用太阳能热水器，造价昂贵仅热管式真空集热管国内每支售价为270元，每台家用热水器至少要用5支至10支，仅热管式真空集热管就花费1350元/台至2700元/台，且维修费用高，因玻管炸裂一支，则固定烘接的热管式真空集热管全部报废，尤其市场上出售的家用太阳能热水器多般是阴雨天和严寒地区冬季不能使用。

本实用新型的任务是要提供一种新型家用太阳能热水器，使其造价大幅度降低，维修费用减少，真空管若破损一支，不会漏水，运行可靠，不生水垢，不沉积水锈，热利用率大，热效率高，且阴雨天也能洗澡，在严寒地区新型太阳能热水器仍可以使用，集热管不会冻裂。

本实用新型是这样实现的：新型家用太阳能热水器采用可拆装的热管-真空管太阳能集热器件，其专利申请号为92111537.7，用作集热管，它是由不带或带翼的且外表面涂复光谱选择性吸收涂层的热管插在双层透明全玻璃真空管内，两者在管口用橡胶护套相连接而构成，将这种可拆装的热管--真空管太阳能集热器件的热管其冷凝段安装于水箱内，集热管下端支承于托架上，反光板布置于集热管下面，将水箱、托架、反光板通过螺钉固定于支架上，并在浴室内装有辅助电加热用水箱及其辅助电加热装置，通过水管、弯头、三通、闸阀、三通阀，将屋外水箱、浴室内水箱、喷淋头和水源连接管连接成冷热水可控通道。

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述：

图(1)是新型家用太阳能热水器结构正视图。

图(2)是新型家用太阳能热水器结构右视图。

图(3)是新型家用太阳能热水器辅助电加热装置非逻辑控制电路图。

图(4)是图(5)中沿AA线的剖视图。

图(5)是水箱的热水出水阀及其联动电开关结构图。

图(6)是图(5)中沿BB线的剖面图。

图(7)是Ⅰ型温度控制器结构图。

图(8)是Ⅰ型温度控制器开盖后顶视图。

图(9)是Ⅱ型温度控制器结构图。

图(10)是图(9)中沿AA线剖视图。

图(11)是图(9)中沿BB线剖面图。

图(12)是双金属片式温度控制器结构图。

图(13)是家用太阳能热水器辅助电加热装置逻辑控制电路原理图。

新型家用太阳能热水器是以可拆装的热管-真空管太阳能集热器件其专利申请号为92111537.7，用作集热管[5]，将热管[37]的冷凝段插入在水箱[7]的内胆[36]里，通过焊接于热管[37]冷凝段上的外螺纹管[33]与焊接在内胆[36]上的螺母[32]相连接，并用生料带薄膜密封，或采用密封圈相连接，在双层透明全玻璃真空管[39]的口部通过橡胶护套[38]与水箱[7]的外壳[34]以及热管[37]相连接，真空管[39]的下端通过支承座[40]支承于托架[3]上，反光板[4]位于可拆装的热管-真空管太阳能集热器件[5]的下面，在水箱[7]的外壳[34]与内胆[36]之间装有保温材料[35]，将水箱[7]、托架[3]、反光板[4]用螺钉固定于支架[31]上，水箱[7]装有上下水连接管[11]及其弯头[12]，还装有排气与回流连接管[8]及其三通[10]，家用太阳能热水器[6]在浴室[1]内增设有辅助电加热用浴室内水箱[21]及其辅助电加热装置[41]，它由电源插头[42]、电源开关[43]、指示灯[22]、电加热管[24]、温度控制器[44]和浴室内水箱[21]的出水阀[30]其联动电开关[26]用导线电连接成非逻辑控制电路[41A]，在浴室内水箱[21]的侧面，通过弯头[18]、三通[20]装有带刻度的玻璃管[19]用作水位显示器，并兼作排气与溢流管，电加热管[24]与温控器[44]的温度传感器[23]安装于浴室内水箱[21]的底部且低于浴室内水箱[21]的进、出水管[17A]与[30A]的口部，在屋外[2]的水箱[7]、浴室内水箱[21]、喷淋头[28]和水源连接管[15]之间通过水管、弯头、三通、闸阀、三通阀、连接有可控冷热水通道及排气与回流通道。

这种太阳能热水器浴室内水箱[21]的热水出水阀[30]其联动电开关[26]是在壳体[55]内有一转轴[63]，转轴[63]上装有弹簧[60]，弹簧[60]的一端压在壳体盖[61]上，另一端顶在能随着转轴[63]旋转的绝缘转盘[59]上，在绝缘转盘[59]的凹槽内镶嵌有带园弧形导电板[54]，在导电板[54]上装有接线螺钉[53]，在壳体[55]内有一固定绝缘盘[56]，其中间有一园孔，让转轴[63]穿过，固定绝缘盘[56]的凹槽内，也镶嵌有一带园弧形导电板[57]，在导电板[57]上有一接线螺钉[58]，壳体[55]与壳体盖[61]之间有一密封垫片[65]，联动电开关[26]安装于热水出水阀[30]的旁侧，两者转轴[63]与[51]平行，并装有齿轮[62]与[64]相互啮合传动或装有链轮与链条传动或装有平行四连杆机构传动，并有限位凸块[52]，限制转轴[51]在0°～90°范围内转动。

这种家用太阳能热水器辅助电加热装置的温度控制器[44A]是在由感温管[71]、毛细管[72]和能伸缩的波纹管[73]组成的密封容积内装有温控介质-液态工质，例如丁烷、乙醇、乙醚、丙酮或氟里昂11，波纹管[73]外面有壳体[74]，波纹管[73]的上端有一顶杆[76]，它穿过壳体[89]顶在绝缘的悬臂杠杆[80]上，杠杆[80]的一端为杠杆支点[79]，另一端下面装有导电板[83]，导电板[83]上有导电的动触点[85]和接线螺钉[84 ]，当杠杆[80]位于水平位置时，对应于动触点[85]下端有一导电的定触点[90]，定触点[90]和接线螺钉[86]装在固定导电板[87]和固定绝缘板[88]上，固定绝缘板[88]固定于壳体[89]上，在壳体[89]与盖[77]之间有密封垫片[78]，在悬臂式杠杆[80]还装有调节螺钉[82]，调节螺钉[82]下端园孔内固定着弹簧[91]的一端，弹簧[91]的另一端安装在固定螺钉[92]上，固定螺钉[92]安装于壳体[89]上，在顶杆[76]穿过壳体[89]的园孔内有一密封圈[94]，壳体[74]与壳体[89]之间有密封垫片[75]。

Ⅱ型温度控制器[44B]是在由感温管[116]、毛细管[117]和波纹管[115]组成的密封容积内装有温控介质--液态工质，例如丁烷、丙酮等，波纹管[115]装在一个带盖[112]的壳体[101]内，波纹管[115]上端有一顶杆[113]穿过盖[112]和密封垫片[103]顶在移动绝缘板[104]和移动导电板[110]上，在移动导电板[110]上有动触点[102]口接线螺钉[118]，在动触点[102]上端对应部位有一固定触点[106]，固定触点[106]和接线螺钉[119]安装于固定导电板[107]上，固定导电板[107]固定于固定绝缘板[105]，固定绝缘板[105]上装有两根导向杆[108]，导向杆[108]穿过移动绝缘板[104]，在导向杆[108]上各有一弹簧[109]，弹簧[109]的上端顶在固定绝缘板[105]上，在顶杆[113]穿过壳体盖[112]园孔内有一密封圈[114]。

温度控制器[44]电可以采用双金属片式温度控制器[44C]，它由双金属片[123]、触点[122]、正极引脚[121]、负极引脚[125]和顶杆[124]组成。

这种新型家用太阳能热水器的屋外水箱[7]、浴室内水箱[21]、喷淋头[28]和水源连接管[15]之间冷、热水通道的连接方式如下：

a．已晒热到洗澡所需温度的热水通道(Ⅰ)是由屋外水箱[7]、经上、下水连接管[11]、弯头[12]、上下水管[13]、闸阀[16B]、三通[16]、三通阀[17]、三通[29]及带开关[27]的喷淋头[28]组成。

b．已晒热到洗澡所需温度的热水通道(Ⅱ)是由屋外水箱[7]、经上、下水连接管[11]、弯头[12]、上下水管[13]、闸阀[16B]、三通[16]、三通阀[17]、进水管[17A]经浴室内水箱[21]、不用电加热，直接由出水管[30A]、出水阀[30]、三通[29]、及带开关[27]的喷淋头[28]组成。

c．未晒热到洗澡所需温度的低温水或冷水通道是由屋外水箱[7]、经上、下水连接管[11]、弯头[12]、上下水管[13]、闸阀[16B]、三通[16]、三通阀[17]、进水管[17A]经浴室内水箱[21]、低温水或冷水注满浴室内水箱[21]，然后由辅助电加热装置[41]加热到洗澡所需温度后切断电源，由出水管[30A]、出水阀[30]、三通[29]、到带开关[27]的喷淋头[28]组成。

d．冷水进水通道是由水源的连接管[15]经闸阀[16A]、三通[16]、闸阀[16B]、上、下水管[13]、弯头[12]、上下水连接管[11]至屋外水箱[7]组成。

e．调节用冷水通道是由水源的连接管[15]经闸阀[16A]、三通[16]、三通阀[17]直通位置、三通[29]至带开关[27]的喷淋头[28]组成，调节用冷水是用来调节洗澡用热水，使之不致于过热。

f．回水通道是由屋外水箱[7]经排气与回水连接管[8]、三通[10]、至回水管[14]组成。

g．排气通道是由屋外水箱[7]、经排气与回水连接管[8]至排气管[9]组成。

h．浴室内水箱[21]的排气与溢流通道是由浴室内水箱[21]经三通[20]、另接一排气与溢流管组成。

另外，闸阀[16A]、与[16B]以及三通[16]也可以再用一个三通阀代替。

这种家用太阳能热水器的集热管[5]除采用可拆装的热管-真空管太阳能集热器件外，也可以采用玻管与热管固定烘接的热管式真空集热管或采用全玻璃真空集热管或采用全铜或铜铝复合管板式平板型集热器。

这种家用太阳能热水器的辅助电加热装置除采用非逻辑控制电路[41A]外，也可以采用逻辑控制电路[120]，并在冷热水管路上可省去出水阀[30]及其联动电开关[26]，它是按如下控制电路原理框图设计：

辅助电加热装置[41]其逻辑控制电路[120]的芯板是由双色电源指示灯、集成块IC2(LM339)、电位器W、反相器ICI(MC14069)、六支发光二极管、三极管T、继电器J、两对触点K1、K2，电加热管、负温度系数传感器Rt、稳压管D6、D7、二极管D5、二极管D1～D4、滤波电容C1～C4、电阻R1～R26、变压器(220V/14V)分别焊接或插接在辅助电加热装置[120]的逻辑电路[120A]其印刷线路板上而构成。

当辅助电加热装置[41]接入市电后，电源指示灯亮，首先调节IC2(LM339)，⑥脚外接电位器W以设定温度，然后转动三通阀至“冷水”位置，并注入冷水，水箱内水位上升，水位传感器通过反相器IC1(MC14069)驱动相应的发光二极管工作，以显示水位高度。当水位达到2/6时，IC1的④脚输出高电平到IC2(LM339)的⑤脚，②脚输出为高电平，因此①、②脚的相“与”的逻辑结果仍为高电平，使得(11)脚为高电平，此时三级管T饱和导通，继电器J得电动作，两对触点K1、K2同时吸合，加热管得电并开始加热，同时IC2的(13)脚输出为高电平，电源指示灯显示为红色，示意正在加热，随着水温不断上升，负温度系数传感器Rt阻值变小，IC2⑦脚电位下降，当低于⑥脚电位时，比较器翻转，①脚输出变为“0”与②脚电位相“与”结果仍为“0”，开关管T由导通变为截止，继电器J失电，K1、K2同时跳开，使加热管断电，同时(13)脚输出为“0”,(14)脚输出为“1”，电源指示灯由红色变为绿色，示意加热完毕。淋浴时将“W”旋至最低温档，即IC2的⑥脚电位为最大值，此时无论水箱水温多低，Rt值多大，⑦脚电位不会超过⑥脚电位，①脚维持低电位“0”，这样就保证了在淋浴过程中加热管不会带电，电路中D5是为保护J而设置的反向接法的二极管，D6、D7为稳压管，保证电源工作精度不受电网波动影响，R26是开关三极管J的集电极电阻，C1～C4均为滤波电容。

这种家用太阳能热水器除在浴室[1]内增设有辅助电加热用浴室内水箱[21]及其辅助电加热装置[41]或[120]外，也可将市场上出售的各种容积式电热水器或各种水箱式电热淋浴器用作浴室[1]内辅助电加热水箱及其辅助电加热装置。

Claims (7)

1．一种由水箱[7]、支架[31]托架[3]、反光板[4]和集热管[5]组成的家用太阳能热水器[6]，其特征在于集热管[5]是一种可拆装的热管-真空管太阳能集热器件，其专利申请号为92111537.7，它是由外表面涂复光谱选择性吸收涂层的热管[37]插入在双层透明全玻璃真空管[39]内，热管[37]的冷凝段插入在水箱[7]的内胆[36]里，通过焊接于热管[37]冷凝段上的外螺纹管[33]与焊接在内胆[36]上的螺母[32]相互连接，并用生料带薄膜密封，而双层透明全玻璃真空管[39]口部通过橡胶护套[38]与外壳[34]以及热管[37]相连接，其下端通过支承座[40]支承在托架[3]上，反光板[4]位于可拆装的热管-真空管太阳能集热器件[5]的下方，将水箱[7]、托架[3]、反光板[4]用螺钉固定于支架[31]上，在内胆[36]与外壳[34]之间装有保温材料[35]，水箱[7]有上下水连接管[11]及其弯头[12]，还有排气与回水连接管[8]及其三通[10]，家用太阳能热水器[6]在浴室[1]内增设有辅助电加热用浴室内水箱[21]及其辅助电加热装置[41]，它由电源插头[42]、电源开关[43]、指示灯[22]、电加热管[24]、温度控制器[44]和浴室内水箱[21]的热水出水阀[30]其联动电开关[26]通过导线电连接成非逻辑控制电路[41A]，电热管[24]和温度控制器[44]的温度传感器[23]安装在浴室内水箱[21]底部且低于进出水管[30A]和[17A]的管口，在浴室内水箱[21]的侧面通过弯头[18]和三通[20]装有带刻度的玻璃管[19]用作水位显示器，并兼作排气与溢水管，家用太阳能热水器在屋顶[2]其屋外水箱[7]与浴室内水箱[21]、喷淋头[28]和水源连接管[15]之间，可控冷、热水通道和排气与回流通道的连接方式如下：

(1)已晒热到洗澡所需温度的热水通道是由屋外水箱[7]、经上下水连接管[11]、弯头[12]、上下水管[13]、闸阀[16B]、三通[16]、三通阀[17]、三通[29]到带开关[27]的喷淋头[28]顺序连接，

(2)未晒热到洗澡所需温度的低温水或冷水通道是由屋外水箱[7]、经上下水连接管[11]、弯头[12]、上下水管[13]、闸阀[16B]、三通[16]、三通阀[17]、进水管[17A]经浴室内水箱[21]、低温水或冷水注满浴室内水箱[21]，然后由辅助电加热装置[41]加热到洗澡所需温度后自动切断电源，由出水管[30A]、出水阀[30]、三通[29]、到带开关[27]的喷淋头[28]顺序连接，

(3)冷水进水通道是由水源的连接管[15]经闸阀[16A]、三通[16]、闸阀[16B]、上下水管[13]、弯头[12]、上下水连接管[11]至屋外水箱[7]顺序连接，

(4)调节用冷水通道是由水源的连接管[15]经闸阀[16A]、三通[16]、三通阀[17]、三通[29]、到带开关[27]的喷淋头[28]顺序连接，

(5)回水通道是由屋外水箱[7]经排气与回水连接管[8]、三通[10]、至回水管[14]顺序连接，

(6)排气通道是由屋外水箱[7]、经排气与回水连接管[8]、三通[10]至排气管[9]顺序连接，

(7)浴室内水箱[21]的排气与溢流通道是由浴室内水箱[21]经三通[20]、另外连接一排气与溢流管。

2．根据权利要求1所规定的热水器，其特征在于浴室内水箱[21]的热水出水阀[30]其联动电开关[26]是在壳体[55]内有一转轴[63]，转轴[63]上装有弹簧[60]，弹簧[60]的一端压在壳体盖[61]上，另一端顶在能随着转轴[63]旋转的绝缘转盘[59]上，在绝缘转盘[59]的凹槽内镶嵌有带园弧形导电板[54]，在导电板[54]上装有接线螺钉[53]，在壳体[55]内有一固定绝缘盘[56]，其中间有一园孔，让转轴[63]穿过，固定绝缘盘[56]的凹槽内，也镶嵌有一带园弧形导电板[57]，在导电板[57]上有一接线螺钉[58]，壳体[55]与壳体盖[61]之间有一密封垫片[65]，联动电开关[26]安装于热水出水阀[30]的旁侧，两者转轴[63]与[51]平行，且装有齿轮[62]与[64]相互啮合，并有限位凸块[52]。

3．根据权利要求1或2所规定的热水器，其特征在于温度控制器[44]是在由感温管[71]、毛细管[72]和能伸缩的波纹管[73]组成的密封容积内装有温控介质-液态工质，波纹管[73]的上端有一顶杆[76]，它穿过壳体[89]顶在绝缘的悬臂杠杆[80]上，杠杆[80]的一端为杠杆支点[79]，另一端下面装有导电板[83]，导电板[83]上有导电的动触点[85]和接线螺钉[84]，当杠杆[80]位于水平位置时，动触点[85]下端接触一导电的定触点[90]，定触点[90]和接线螺钉[86]装在固定导电板[87]上，固定导电板[87]装在固定绝缘板[88]上，固定绝缘板[88]固定于壳体[89]上，在壳体[89]与盖[77]之间有密封垫片[78]，悬臂式杠杆[80]还装有调节螺钉[82]，调节螺钉[82]下端园孔内固定着弹簧[91]的一端，弹簧[91]的另一端安装在固定螺钉[92]上，固定螺钉[92]安装于壳体[89]上，在顶杆[76]穿过壳体[89]的园孔内有一密封圈[94]，波纹管[73]装在壳体[74]内，壳体[74]与壳体[89]之间有密封垫片[75]。

4．根据权利要求1、2或3所规定的热水器，其特征是集热管[5]除采用可拆装的热管-真空管太阳能集热器件外，或对于冬季温度在-18℃以上地区，采用全玻璃真空集热管。

5．根据权利要求1或4所规定的热水器，其特征是家用太阳能热水器除在浴室[1]内增设有辅助电加热用浴室内水箱[21]及其辅助电加热装置[41]外，或将市场上出售的容积式电热水器或全自动水箱式电热淋浴器用作浴室[1]内辅助电加热水箱及其辅助电加热装置。

6、根据权利要求1、2、3或4所规定的热水器，其特征是冷、热水通道中除采用闸阀[16A]、三通[16]、闸阀[16B]外，或将三者再用一只三通阀取代。

7、根据权利要求1、4或6所规定的热水器，其特征是辅助电加热装置[41]除采用非逻辑控制电路[41A]外、或采用逻辑控制电路[120]，并省去出水阀[30]及其联动电开关[26]，逻辑控制电路[120]是在其印刷电路板上装有将220V交流电变为14V的直流电源，它由变压器T1与整流用的4只二极管D1～D4电连接组成，并与反相驱动电路IC1(MC14069)、比较电路IC2(LM339)和电子开关电连接，电子开关是由继电器J和两对触点K1、K2和三极管T组成，并在继电器J的两个连接点上反向并联有保护继电器J用二极管D5在继电器J的连接点与IC2(14)脚电连接，在继电器J的另一连接点与电阻R26、三极管T的一脚顺序电连接，三极管T另一脚及电阻R25与比较电路IC2(11)脚及(8)脚并联式电连接，三极管T的第三脚接地线，在浴室内水箱[21]里装有加热管Q[23]，电加热管[23]的一端与触点K1对应的定触点电连接电加热管[23]的另一端与触点K2对应的定触点电连接，在浴室内水箱[21]里装有6个水位开关1～6，通过导线和印刷电路与反相驱动电路IC1电连接，当浴室内水箱[21]内水位上升到水位开关1处，IC1(5)脚与水位开关1及电阻R9顺序电接通，并通过IC1(6)脚与电阻R23及1/6发光二极管顺序电连接，当水位上升到水位开关2处，IC1(3)脚与水位开关2及电阻R10顺序电接通，并通过IC1(4)脚与电阻R22及2/6发光二极管顺序电连接，当水位上升到水位开关3处，IC1(1)脚与水位开关3及电阻R11顺序电接通，并通过IC1(2)脚与电阻R24及3/6发光二极管顺序电连接，当水位上升到水位开关4处，IC1(13)脚与水位开关4及电阻R8顺序电接通，并通过IC1(12)脚与电阻R21及4/6发光二极管顺序电连接，当水位上升到水位开关5处，IC1(11)脚与水位开关5及电阻R7顺序电接通，并通过IC1(10)脚与电阻R20及5/6发光二极管顺序电连接，当水位上升到水位开关6处，IC1(9)脚与水位开关6及电阻R6顺序电接通，并通过IC1(8)脚与电阻R17及6/6发光二极管顺序电连接，而反相驱动电路IC1(4)脚与比较电路IC2(5)脚电连接，IC2(13)脚与红色发光二极管电连接，IC2(14)脚与绿色发光二极管电连接，IC2(6)脚与设定温度用的电位器W电连接，IC2(7)脚与负温度系数传咸器R1电连接，IC2(12)脚接地线，在二极管D1～D4组成的整流器和电阻2之间与滤波电容C1电连接，在IC2(6)脚和电位由W之间与滤波电容C2电连接，在IC2(11)脚和电阻R25之间与滤波电容C3电连接，在三极管T和电阻R25之间与滤波电容C4电连接在电阻R2的端部和R3之间与稳压二极管D6电连接，在IC2(4)脚和电阻R13之间与稳压二极管D₇电连接。

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