TWI444577B - solar water heaters - Google Patents

Description

太陽能熱水器

本發明係有關一種熱水器，尤指一種利用太陽能加熱以產生熱水之裝置。

按家庭用水若須加熱為熱水使用者，通常是以瓦斯或電力為能源的熱水器加熱為主，惟因愈來愈提倡環保節能的概念，故開始有利用太陽能熱水器將水加熱的技術，由於可節省瓦斯費或電費，故深受民眾喜愛。

請參見中華民國公告第319381號新型專利案，其揭露一種「真空管式太陽能熱水器改良裝置」，為早期的太陽能熱水器，水經由集熱器受熱加溫，並儲存在保溫桶內，以儲備熱水。惟，該集熱器僅為傾斜設置，且朝向固定，故集熱器在日出至日落的過程中，只有在直接朝向太陽的時段始能具有較好的日照效果，其它時段會有日照衰減的問題。

並請參見中華民國公告第M389837號新型專利案，其揭露一種「具太陽能發電功能與太陽能熱水器功能的裝置」，其太陽能電池模組設於金屬管的外表面，在太陽照射對水加熱並發電；惟，雖太陽能電池模組可具有發電的效果，惟此太陽能電池模組為覆蓋在金屬管上，因此在 日光照射時，日光先被太陽能電池模組接收發電，而該金屬管可接收的太陽光相對地衰減，故容易造成金屬管對水加熱的效率不佳。

再請參見中華民國公告第I258559號發明專利案，其揭露一種「太陽能熱水器集熱板之改善暨智慧型追日機構裝置」，藉由其東西向及南北向追日機構(11、12)，讓集熱板隨時可保持與太陽光線同步成九十度，而隨時具有較佳的日照效果；惟，其追日機構是由控制盤14控制，此控制盤14必須再供給市電始能作動，反而會造成電力的消耗。

故由上述各習知太陽能熱水器可見，不難發現各有缺失存在，故吾人綜合上述各習知太陽能熱水器的問題，並於本創作中將問題加以改善。

本發明之主要目的，在於解決上述的問題而提供一種太陽能熱水器，透過太陽能電池模組接收太陽光而發電，以自行供給電力，不需要外接電源便可讓集熱板達到隨太陽運行軌跡追蹤的功能，故能達到對水有效加熱及自行供電之功效。

為達前述之目的，本發明係包括：一基座； 一旋轉單元，設於該基座上，此旋轉單元伸設一呈直立之第一轉軸；一傾擺單元，與該第一轉軸連結並隨之轉動，且設有一呈橫臥之第二轉軸；一集熱板，連結於該第二轉軸，包含複數並排之集熱管，且於複數集熱管的四周環設有一太陽能電池模組，此太陽能電池模組包含複數太陽電池晶片；在此集熱板上設有至少一光敏電阻；一儲水保溫桶，獨立設於基座外，且與複數集熱管在上的一端以管路連通，於管路並設一令水流動於儲水保溫桶與集熱管間之循環泵浦；一控制器，電性連接該旋轉單元、傾擺單元、集熱板及循環泵浦，其電力由該太陽能電池模組發電供給，透過所述光敏電阻追蹤日光方向以控制旋轉單元及傾擺單元驅動該集熱板朝向太陽；二水溫感測器，一者設於該儲水保溫桶，另一者設於集熱管，後者所測水溫超過前者一預設溫差時，集熱管的水由循環泵浦加壓而流回儲水保溫桶內，在儲水保溫桶內的水同時補充至集熱管中加溫。

本發明之上述及其他目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中，獲得深入了解。

當然，本發明在某些另件上，或另件之安排上容許有所不同，但所選用之實施例，則於本說明書中，予以詳細說明，並於附圖中展示其構造。

請參閱第1圖至第4圖，圖中所示者為本發明所選用之實施例結構，此僅供說明之用，在專利申請上並不受此種結構之限制。

本實施例提供一種太陽能熱水器，如第1至2圖所示，包括一基座1、一旋轉單元2、一傾擺單元3、一集熱板4、一儲水保溫桶5及一控制器6，其中：

如第2圖所示，該旋轉單元2設於該基座1上，此旋轉單元2伸設一呈直立之第一轉軸20。此旋轉單元2於本實施例中為一伺服馬達。

如第2圖所示，該傾擺單元3與該第一轉軸20連結並隨之轉動，且設有一呈橫臥之第二轉軸30，而本實施例之第二轉軸30由傾擺單元3的兩側伸出。

如第1至2圖所示，該集熱板4連結於該第二轉軸30，包含複數並排之集熱管40，且於複數集熱管40的四周環設有一太陽能電池模組41，此太陽能電池模組41包含複數太陽電池晶片410。在此集熱板4上設有一光敏電阻42。於本實施例中，該集熱板4於底部具有二 耳部43，以此二耳部43連結於該第二轉軸30。

如第1圖所示，該儲水保溫桶5獨立設於基座1外，且與複數集熱管40在上的一端以管路50連通，於管路50並設一循環泵浦51，利用此循環泵浦51令水流動於儲水保溫桶5與集熱管40之間。於本實施例中，該儲水保溫桶5內設一電熱加熱器52，電力由該太陽能電池模組41發電供給，可對儲水保溫桶內5的水加熱。

該控制器6電性連接該旋轉單元2、傾擺單元3、集熱板4及循環泵浦51，控制器6的電力由該太陽能電池模組41發電供給，透過所述光敏電阻42追蹤日光方向以控制旋轉單元2及傾擺單元3驅動該集熱板4朝向太陽。於本實施例中，包含一蓄電池60，蓄集該太陽能電池模組41所發的電力。

該儲水保溫桶5設有一水溫感測器53，於集熱管40設有另一水溫感測器400，當集熱管40之水溫感測器400所測水溫超過儲水保溫桶5之水溫感測器53一預設溫差時，集熱管40的水由循環泵浦51加壓而流回儲水保溫桶5內，在儲水保溫桶5內的水同時補充至集熱管40中加溫。

本實施例之太陽能熱水器，若該集熱板4原本為水平狀態時，而太陽由日出後可由集熱板4的正上方或接近正 上方經過，而至日落，此時的集熱板4可由該傾擺單元3操作，而如第3圖所示，令此集熱板4於加出時即朝向太陽，且由該光敏電阻42感測而追蹤太陽運行的軌跡，直至日落；若該集熱板4原本亦為水平狀態，而太陽由日出後並非由集熱板4的上方經過，而是與該集熱板4以一偏角運行而至日落，此時的集熱板4可由該傾擺單元3操作，使集熱板4於日出時先朝向太陽，且由該光敏電阻42感測而追蹤太陽運行的軌跡，而由控制器6控制該旋轉單元2及傾擺單元3，即如第4圖所示，此時的集熱板4係由旋轉單元2的驅動而跟隨太陽運行的軌跡，而太陽偏角的朝向則由傾擺單元3隨光敏電阻42的控制而微調，直至日落。

由上述之說明不難發現本發明之優點，在於：

1、相較於習知須以外接電源供電的太陽能熱水器，本發明於操作時所使用的電力，皆由本身之太陽能電池模組41接收太陽能而發電，藉此發電的電力供給轉動機構2、傾擺單元3、循環泵浦51及控制器6等構件作動，故本發明的太陽能熱水器為可自行發電供給電力的裝置，不須外接電源，因此相對地更能節省能源的耗費。

2、相較於習知太陽能熱水器的太陽能電池模組覆蓋其金屬管，本發明之太陽能電池模組41的太陽電池晶片 410為設在集熱管40的環周，因此在日光照射時，太陽能電池模組41與集熱管40為同步受熱，故對水加熱的效率相對的較佳。

3、相較於習知太陽能熱水器達成追日效果的結構，本發明係利用旋轉單元2及傾擺單元3的配合達成，不難發現本發明之太陽能熱水器的結構簡單，故具有構件成本較低及維修容易之優點。

以上所述實施例之揭示係用以說明本發明，並非用以限制本發明，故舉凡數值之變更或等效元件之置換仍應隸屬本發明之範疇。

由以上詳細說明，可使熟知本項技藝者明瞭本發明的確可達成前述目的，實已符合專利法之規定，爰提出專利申請。

(習用部分)

無

(本發明部分)

1‧‧‧基座

2‧‧‧旋轉單元

20‧‧‧第一轉軸

3‧‧‧傾擺單元

30‧‧‧第二轉軸

4‧‧‧集熱板

40‧‧‧集熱管

400‧‧‧水溫感測器

41‧‧‧太陽能電池模組

410‧‧‧太陽電池晶片

42‧‧‧光敏電阻

43‧‧‧耳部

5‧‧‧儲水保溫桶

50‧‧‧管路

51‧‧‧循環泵浦

52‧‧‧電熱加熱器

53‧‧‧水溫感測器

6‧‧‧控制器

60‧‧‧蓄電池

第1圖係本發明之立體外觀示意圖。

第2圖係本發明之旋轉單元及傾擺單元於基座上帶動集熱板之構件配置示意圖。

第3圖係本發明之集熱板由該傾擺單元帶動追日之動作示意圖。

第4圖係本發明之集熱板由該傾擺單元及旋轉單元帶動追日之動作示意圖。

1‧‧‧基座

4‧‧‧集熱板

40‧‧‧集熱管

400‧‧‧水溫感測器

41‧‧‧太陽能電池模組

410‧‧‧太陽電池晶片

42‧‧‧光敏電阻

5‧‧‧儲水保溫桶

50‧‧‧管路

51‧‧‧循環泵浦

52‧‧‧電熱加熱器

53‧‧‧水溫感測器

Claims (3)

1. 一種太陽能熱水器，其係包括：一基座；一旋轉單元，設於該基座上，此旋轉單元伸設一呈直立之第一轉軸；一傾擺單元，與該第一轉軸連結並隨之轉動，且設有一呈橫臥之第二轉軸；一集熱板，連結於該第二轉軸，包含複數並排之集熱管，且於複數集熱管的四周環設有一太陽能電池模組，此太陽能電池模組包含複數太陽電池晶片；在此集熱板上設有至少一光敏電阻；一儲水保溫桶，獨立設於基座外，且與複數集熱管在上的一端以管路連通，於管路並設一令水流動於儲水保溫桶與集熱管間之循環泵浦；一控制器，電性連接該旋轉單元、傾擺單元、集熱板及循環泵浦，其電力由該太陽能電池模組發電供給，透過所述光敏電阻追蹤日光方向以控制旋轉單元及傾擺單元驅動該集熱板朝向太陽；二水溫感測器，一者設於該儲水保溫桶，另一者設於集熱管，後者所測水溫超過前者一預設溫差時，集熱管的水由循環泵浦加壓而流回儲水保溫桶內，在 儲水保溫桶內的水同時補充至集熱管中加溫。
2. 依申請專利範圍第1項所述之太陽能熱水器，其中包含一蓄電池，蓄集該太陽能電池模組所發的電力。
3. 依申請專利範圍第1項所述之太陽能熱水器，其中該儲水保溫桶內設一電熱加熱器，電力由該太陽能電池模組發電供給，可對儲水保溫桶內的水加熱。