CN101387452B - 一种太阳能热水器自动调节装置 - Google Patents

Abstract

一种太阳能热水器自动调节装置，在壳体的下部接有热水管，温度传感器和红外线加热棒穿过壳体壁伸入到壳体的内腔中，在壳体内腔的上部设置温控器，温控器的内腔通过热水进口与壳体的内腔连通，在温控器的冷水进口接有冷水管，该冷水管伸出壳体外，并且冷水管中装有第二单向阀；在所述温控器的顶部接有出水管，该出水管与温控器的内腔相通，且出水管伸出壳体外。本发明能自动调节水温，使出水温度保持恒定，并且出水温度的波动小，只有±2℃，从而避免了因水温过高或过低引起的烫伤及受凉；在冬季使用太阳能热水器时，本发明不到2秒就能放出热水，不仅使用方便，又有效提高了洗浴的舒适性，而且避免了水资源浪费，每次可节约3-6L水。

Description

一种太阳能热水器自动调节装置

技术领域

本发明涉及一种太阳能热水器，尤其涉及太阳能热水器的自动调节装置。

背景技术

太阳能作为一种洁净的可再生能源，具有其它能源无可比拟的无环境污染、无安全隐患等优点。随着全国各地用电、用气的日益紧张，太阳能热水器越来越受到人们的青睐。传统的太阳能热水器将集热管和水箱安装在建筑物的楼顶，集热管吸收太阳的热量使水温升高，热水储备于水箱中，当需要的时候，热水由户外的热水管引入室内，供人们使用。在夏季，由于光照时间长、强度高，造成水箱内水温过高，热水不能直接使用，需依靠热水管与自来水管连接，由混合阀来调节水温的高低，这样出水温度波动大，在使用时常常需要反复调节，不仅麻烦，而且大大降低了洗浴的舒适性。在冬季，尤其是在南方，因光照时间短、强度小，水箱内的热水往往达不到人们需要的温度，此时水箱内的加热器工作，先将热水加热到所需的温度，再由户外的热水管引入室内。由于户外的热水管较长，而户外温度较低，在传送热水时因热辐射会损耗大量的热量，这样出水时先放出冷水，1分钟以后才能出热水，由此人们在冬季使用时很不方便，易发生感冒，不但洗浴的舒适性较差，而且还造成了水资源的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够恒温出水的太阳能热水器自动调节装置。

本发明的技术方案如下：一种太阳能热水器自动调节装置，在壳体的下部接有热水管，该热水管与壳体的内腔相通，且热水管中安装第一单向阀，第一单向阀保证热水经热水管向壳体内单向流动；温度传感器和红外线加热棒穿过壳体壁伸入到壳体的内腔中，在壳体内腔的上部设置温控器，该温控器的控制旋钮位于壳体的外面，在温控器的底部具有热水进口和冷水进口，其中温控器的内腔通过热水进口与壳体的内腔连通，在温控器的冷水进口接有冷水管，该冷水管伸出壳体外，并且冷水管中装有第二单向阀，第二单向阀保证冷水经冷水管向温控器内单向流动；在所述温控器的顶部接有出水管，该出水管与温控器的内腔相通，且出水管伸出壳体外，并在出水管上装有出水阀。

本发明整体安装于室内，热水管与楼顶太阳能热水器的水箱连接，冷水管与自来水管连接，水箱内的热水通过热水管流入壳体内储备，第一、第二单向阀起防止水回流的作用，通过控制旋钮可以设定所需的热水温度。当壳体内的水温高于设定温度时，通过热水进口进入温控器内的热水与通过冷水管进入温控器内的冷水混合，从而达到预设的温度，打开出水阀即可从出水管放出恒温热水。当壳体内的水温达不到设定温度时，温度传感器探得温度信号，此时可控制红外线加热棒工作，对壳体内的水进行加热、杀菌，直至水温达到设定温度，温控器的冷水进口关闭，打开出水阀放出的也是恒温热水。

本发明与传统技术相比，出水温度的波动小，在使用时不需要反复调节，操作非常简单；在冬季使用时，不到2秒就能放出热水，不仅使用方便，避免了水资源浪费，而且还能减小洗浴者发生感冒的可能性，有效提高了洗浴的舒适性。

上述温控器由控制旋钮、连杆、筒体、第一活塞、热膨胀弹簧、第二活塞和压缩弹簧构成，其中筒体为两端封闭的管状结构，在筒体顶面的中央开设出水口，该出水口与出水管相接，筒体的底面开设热水进口和冷水进口，热水进口和冷水进口分居在出水口的左右两侧，且冷水进口与冷水管相接；所述第一活塞和第二活塞安装在筒体内，也分居在出水口的左右两侧，第一、第二活塞之间通过热膨胀弹簧连接，第一、第二活塞之间的空间形成混合仓，该混合仓与冷水管及出水管相通，混合仓还通过热水进口与壳体的内腔连通；所述连杆和压缩弹簧分居在混合仓的左右两侧，连杆的一端与第一活塞连接，连杆的另一端穿过筒体并伸出壳体外，伸出部分的端部安装控制旋钮，所述压缩弹簧一端与第二活塞连接，压缩弹簧的另一端固定在筒体上。

第一活塞与热水进口配合，用于控制热水进口的开度，转动控制旋钮，控制旋钮通过连杆带动第一活塞在筒体内左右移动，以调节热水进口的开度大小，进而调节出热水的温度。第二活塞与冷水进口配合，用于控制冷水进口的开度，并且在热膨胀弹簧和压缩弹簧的作用下，冷水进口的开度大小可自动调节。当壳体内的水温高于设定温度时，通过热水进口进入筒体混合仓内的热水使热膨胀弹簧受热变长，热膨胀弹簧向右推动第二活塞，此时压缩弹簧被压缩，冷水进口打开，冷水由冷水管进入混合仓内，与热水进行混合，从而达到预设的温度。若进入筒体混合仓内的热水温度进一步升高时，热膨胀弹簧受热变长量加大，推动第二活塞向右移动的位移量增大，冷水进口的开度变大，进入的冷水更多；当进入筒体混合仓内的热水温度降低时(高于设定温度)，热膨胀弹簧受热变长量减小，推动第二活塞向右移动的位移量也减小，冷水进口的开度变小，进入的冷水减少。这样混合仓内的水温能保持恒定，打开出水阀即可从出水管放出恒温热水。当壳体内的水温达不到设定温度时，温度传感器探得温度信号，此时可控制红外线加热棒工作，对壳体内的水进行加热、杀菌，直至水温达到设定温度，筒体的冷水进口关闭，打开出水阀，壳体内的恒温热水经混合仓从出水管放出。

在上述热水进口的左侧设有第一凸棱，该第一凸棱与筒体的内壁固定；在热水进口与出水口之间设有第二凸棱，该第二凸棱也与筒体的内壁固定。第一凸棱和第二凸棱的左端对第一活塞定位，以限定第一活塞左右移动的位移；第二凸棱的右端对第二活塞定位，以限定第二活塞向左移动的位移。在第一、第二凸棱的作用下，温控器进行温度调节的可靠性更好。

上述温度传感器通过导线与控制器的输入端连接，控制器由电源供电，控制器的输出端与红外线加热棒连接。当温度传感器感应到水温低于设定温度时，控制器即可控制红外线加热棒工作，控制简便，自动化程度高。

上述控制器的高电平输出端通过导线与静触点连接，与静触点配合的动触点固定在磁环上，所述静触点与动触点形成开关，所述动触点通过导线与红外线加热棒的一端连接，红外线加热棒的另一端通过导线与控制器的低电平输出端相接；所述磁环活套在出水管上，与磁环相配合的铁块位于出水管内，该铁块与弹簧的下端连接，弹簧的上端与定位块连接，定位块与出水管的内壁固定。只要出水阀打开，出水管向外流水时，水流冲击铁块向上运动，弹簧被压缩，在磁性的作用下，磁环向上滑动，使动触点离开静触点，所组成的开关断开，切断对红外线加热棒的供电，以提高用水的安全性。

上述壳体为球形，在壳体的底部安装排污管，该排污管与壳体的内腔相通，且排污管上装有排污阀。打开排污阀，即可通过排污管将球形壳体内的水垢及杂质彻底排出。

上述壳体由内金属层、聚氨酯层和外金属层构成，聚氨酯层位于内、外金属层之间，聚氨酯层起保温的作用。

有益效果：本发明具有构思新颖、结构简单可靠、实施容易等特点，它能自动调节水温，使出水温度保持恒定，并且出水温度的波动小，只有±2℃，从而避免了因水温过高或过低引起的烫伤及受凉；在冬季使用太阳能热水器时，本发明不到2秒就能放出热水，不仅使用方便，又有效提高了洗浴的舒适性，而且避免了水资源浪费，每次可节约3-6L水。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中温控器的结构示意图。

图3为本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，壳体1为球形空心结构，可通过上、下两个半体扣接而成。该壳体1为三层复合结构，由内向外分别是内金属层1a、聚氨酯层1b和外金属层1c，内、外金属层1a、1c可选用不锈钢或其它等同的材料，聚氨酯层1b起保温的作用。在壳体1的底部竖直安装排污管28，该排污管28与壳体1的内腔相通，且排污管28上装有排污阀29。打开排污阀29，可通过排污管28将球形壳体1内的水垢及杂质彻底排出。

从图1中可知，在壳体1下部的左侧接有热水管2，该热水管2同楼顶的太阳能热水器的水箱(图中未画出)相连接，并与壳体1的内腔相通，且热水管2中安装第一单向阀3，第一单向阀3保证热水经热水管2向壳体1内单向流动。在壳体1下部的右侧开有过孔，红外线加热棒5穿过该过孔，斜向上伸入到壳体1的内腔中，红外线加热棒5在需要的时候对壳体1内的水进行加热、杀菌。在壳体1上部的左侧开设安装孔，温度传感器4穿过该安装孔，斜向下伸入到壳体1的内腔中，温度传感器4感应壳体1内水的温度信号，以便控制红外线加热棒5何时工作。

如图1、图2所示，在壳体1内腔的上部设置温控器，该温控器由控制旋钮6、连杆7、筒体8、第一活塞9、热膨胀弹簧10、第二活塞11和压缩弹簧12构成，其中筒体8为两端封闭的管状结构，呈水平横向布置，并与壳体1的内壁固定。在筒体8顶面的中央开设出水口，该出水口与出水管18相接，出水管18竖直向上伸出壳体1外，并在出水管18上装有出水阀19，打开出水阀19可以将壳体1内的水放出。在筒体8的底面开设热水进口13和冷水进口，热水进口13和冷水进口分居在出水口的左右两侧，且冷水进口与冷水管16相接，冷水管16向右伸出壳体1外，并且冷水管16中装有第二单向阀17，第二单向阀17保证冷水经冷水管16向筒体8内单向流动。

从图1、图2中可知，第一活塞9和第二活塞11安装在筒体8内，也分居在出水口的左右两侧，第一活塞9与热水进口13配合，用于控制热水进口13的开度；第二活塞11与冷水进口配合，用于控制冷水进口的开度。所述第一、第二活塞9、11之间通过热膨胀弹簧10连接，第一、第二活塞9、11之间的空间形成混合仓14，该混合仓14与冷水管16及出水管18相通，混合仓14还通过热水进口13与壳体1的内腔连通。所述连杆7和压缩弹簧12分居在混合仓14的左右两侧，连杆7的一端与第一活塞9连接，连杆7的另一端穿过筒体8的左端面并伸出壳体1外，伸出部分的端部安装控制旋钮6，转动控制旋钮6，控制旋钮6通过连杆7带动第一活塞9在筒体8内左右移动，以调节热水进口13的开度大小。所述压缩弹簧12一端与第二活塞11连接，压缩弹簧12的另一端固定在筒体8的右端内壁上。

从图1、图2中进一步可知，在热水进口13的左侧设有第一凸棱15，该第一凸棱1 5与筒体8的内壁固定。在热水进口13与出水口之间设有第二凸棱15’，该第二凸棱15’也与筒体8的内壁固定。第一凸棱15和第二凸棱15’的左端对第一活塞9定位，以限定第一活塞9左右移动的位移。当第一活塞9向右运动到极限位置时，正好将热水进口13完全密封；当第一活塞9向左运动到极限位置时，可以使热水进口13完全打开。第二凸棱15’的右端对第二活塞11定位，以限定第二活塞11向左移动的位移。当第二凸棱15’向左运动到极限位置时，正好将冷水进口完全密封。

如图1、图3所示，温度传感器4通过导线与控制器20的输入端连接，控制器20由电源21供电，控制器20的高电平输出端通过导线与静触点22连接，与静触点22配合的动触点23固定在磁环24上，所述静触点22与动触点23形成开关，所述动触点23通过导线与红外线加热棒5的一端连接，红外线加热棒5的另一端通过导线与控制器20的低电平输出端相接。所述磁环24活套在出水管18上，与磁环24相配合的铁块25位于出水管18内，该铁块25与弹簧26的下端连接，弹簧26的上端与定位块27连接，定位块27与出水管18的内壁固定。

本发明的工作原理如下：

太阳能热水器水箱内的热水通过热水管2流入壳体1内储备，通过控制旋钮6可以设定所需的热水温度。当壳体1内的水温高于设定温度时，通过热水进口13进入筒体混合仓14内的热水使热膨胀弹簧10受热变长，热膨胀弹簧10向右推动第二活塞11，此时压缩弹簧12被压缩，冷水进口打开，冷水由冷水管16进入混合仓14内，与热水进行混合，从而达到预设的温度。若进入筒体混合仓14内的热水温度进一步升高时，热膨胀弹簧10受热变长量加大，推动第二活塞11向右移动的位移量增大，冷水进口的开度变大，进入的冷水更多；当进入筒体混合仓14内的热水温度降低时(高于设定温度)，热膨胀弹簧10受热变长量减小，推动第二活塞11向右移动的位移量也减小，冷水进口的开度变小，进入的冷水减少。这样混合仓14内的水温能保持恒定，打开出水阀19即可从出水管18放出恒温热水。当壳体1内的水温达不到设定温度时，温度传感器4探得温度信号并传递给控制器20，控制器20控制红外线加热棒5工作，对壳体1内的水进行加热、杀菌，直至水温达到设定温度后断电，筒体8的冷水进口关闭，打开出水阀19，壳体内的恒温热水经混合仓14从出水管18放出。

本发明中，只要出水阀19打开，出水管18向外流水时，水流冲击铁块25向上运动，弹簧26被压缩，在磁性的作用下，磁环24向上滑动，使动触点23离开静触点22，所组成的开关断开，切断对红外线加热棒5的供电，以提高用水的安全件。

Claims (6)

1.一种太阳能热水器自动调节装置，其特征在于：在壳体(1)的下部接有热水管(2)，该热水管(2)与壳体(1)的内腔相通，且热水管(2)中安装第一单向阀(3)，第一单向阀(3)保证热水经热水管(2)向壳体(1)内单向流动；温度传感器(4)和红外线加热棒(5)穿过壳体壁伸入到壳体(1)的内腔中，在壳体(1)内腔的上部设置温控器，该温控器由控制旋钮(6)、连杆(7)、筒体(8)、第一活塞(9)、热膨胀弹簧(10)、第二活塞(11)和压缩弹簧(12)构成，其中筒体(8)为两端封闭的管状结构，在筒体(8)顶面的中央开设出水口，该出水口与出水管(18)相接，且出水管(18)伸出壳体(1)外，并在出水管(18)上装有出水阀(19)；筒体(8)的底面开设热水进口(13)和冷水进口，热水进口(13)和冷水进口分居在出水口的左右两侧，且冷水进口与冷水管(16)相接，该冷水管(16)伸出壳体(1)外，并且冷水管(16)中装有第二单向阀(17)，第二单向阀(17)保证冷水经冷水管(16)向温控器内单向流动；所述第一活塞(9)和第二活塞(11)安装在筒体(8)内，也分居在出水口的左右两侧，第一、第二活塞(9、11)之间通过热膨胀弹簧(10)连接，第一、第二活塞(9、11)之间的空间形成混合仓(14)，该混合仓(14)与冷水管(16)及出水管(18)相通，混合仓(14)还通过热水进口(13)与壳体(1)的内腔连通；所述连杆(7)和压缩弹簧(12)分居在混合仓(14)的左右两侧，连杆(7)的一端与第一活塞(9)连接，连杆(7)的另一端穿过筒体(8)并伸出壳体(1)外，伸出部分的端部安装控制旋钮(6)，所述压缩弹簧(12)一端与第二活塞(11)连接，压缩弹簧(12)的另一端固定在筒体(8)上。

2.根据权利要求1所述的太阳能热水器自动调节装置，其特征在于：在所述热水进口(13)的左侧设有第一凸棱(15)，该第一凸棱(15)与筒体(8)的内壁固定；在热水进口(13)与出水口之间设有第二凸棱(15’)，该第二凸棱(15’)也与筒体(8)的内壁固定。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能热水器自动调节装置，其特征在于：所述温度传感器(4)通过导线与控制器(20)的输入端连接，控制器(20)由电源(21)供电，控制器(20)的输出端与红外线加热棒(5)连接。

4.根据权利要求3所述的太阳能热水器自动调节装置，其特征在于：所述控制器(20)的高电平输出端通过导线与静触点(22)连接，与静触点(22)配合的动触点(23)固定在磁环(24)上，所述静触点(22)与动触点(23)形成开关，所述动触点(23)通过导线与红外线加热棒(5)的一端连接，红外线加热棒(5)的另一端通过导线与控制器(20)的低电平输出端相接；所述磁环(24)活套在出水管(18)上，与磁环(24)相配合的铁块(25)位于出水管(18)内，该铁块(25)与弹簧(26)的下端连接，弹簧(26)的上端与定位块(27)连接，定位块(27)与出水管(18)的内壁固定。

5.根据权利要求1所述的太阳能热水器自动调节装置，其特征在于：所述壳体(1)为球形，在壳体(1)的底部安装排污管(28)，该排污管(28)与壳体(1)的内腔相通，且排污管(28)上装有排污阀(29)。

6.根据权利要求1或5所述的太阳能热水器自动调节装置，其特征在于：所述壳体(1)由内金属层(1a)、聚氨酯层(1b)和外金属层(1c)构成，聚氨酯层(1b)位于内、外金属层(1a、1c)之间。

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