專利名稱：水壓動(dòng)力式太陽能集熱板功率追蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能集熱板追蹤裝置，特別是以水壓作為動(dòng)力的太陽能集 熱板功率追蹤裝置，屬于太陽能集熱板功率追蹤技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前市場上的太陽能熱水器主要是利用真空集熱管吸收熱量，但由于真空集熱管 造價(jià)昂貴難以在貧困山區(qū)推廣，而普通集熱板由于其效率沒有真空集熱管效率高已很少被 采用。如何在提高普通集熱板的熱效率的前提下，使太陽能熱水器造價(jià)保持在一個(gè)較低的 水平是一個(gè)急待解決的問題，因而而設(shè)計(jì)一種能根據(jù)太陽光照射角的變化及時(shí)調(diào)整太陽能 集熱板的傾斜度，實(shí)現(xiàn)太陽能板最大功率的實(shí)時(shí)追蹤，才是解決問題的最佳途徑。但如果普 通的太陽能集熱板功率追蹤裝置仍然采用傳統(tǒng)的電機(jī)控制方法，則結(jié)構(gòu)會很復(fù)雜，成本也 較高，需要耗費(fèi)很多能源，往往得不償失。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種水壓動(dòng)力式太陽能集熱板功率追蹤裝置，太陽能集 熱板的傾斜角調(diào)整采用水壓，具有高效、節(jié)能、方便、可靠、成本低廉、易實(shí)施等特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的所采取的技術(shù)方案是主供水箱下部入水口帶浮球 閥，下部出水口帶溫控電磁閥并接至保溫箱，主供水箱還與集熱板上傾端連通；集熱板下 東、西兩側(cè)鉸接支撐桿，且有一側(cè)的支撐桿下端通過活塞裝在帶水壓腔的浮力箱中；浮力箱 的出口通過帶電磁閥的管路接冷水回收箱，而進(jìn)口通過管路和電磁閥接入供水源；冷水回 收箱通過文氏管接用戶的冷水管；集熱板上裝有與其成-45°、0°和45°的三只光敏傳感 器和太陽能電源，各電磁閥及光敏傳感器連接至電子控制電路的對應(yīng)電信號接點(diǎn)上。當(dāng)晚上光強(qiáng)度很低時(shí)，光敏傳感器將信號傳送到電子控制電路，由太陽能電源產(chǎn) 生的電能足以打開浮力箱的進(jìn)口管路電磁閥，帶壓力的自來水管網(wǎng)中的水充入浮力箱中使 活塞上升，推動(dòng)集熱板西側(cè)的支撐桿，集熱板面隨之轉(zhuǎn)向東方，準(zhǔn)備第二天工作。日出后，隨 著日照角度的變化，與集熱板上成-45°和45°的兩只光敏傳感器將比較信號傳送到電子 控制電路，驅(qū)動(dòng)浮力箱的出水口電磁閥間隙工作，逐漸將箱中的水放進(jìn)冷水回收箱中，西側(cè) 的支撐桿的高度漸漸降低，集熱板面逐步從東向西傾斜，達(dá)到實(shí)時(shí)追蹤最大光照強(qiáng)度的目 的。主供水箱裝滿水時(shí)，浮球閥使進(jìn)水關(guān)閉，集熱板中產(chǎn)生的熱水被循環(huán)到主供水箱中，當(dāng) 水溫達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，溫控電磁閥打開，熱水流入保溫箱中待用，浮球閥打開，主供水箱補(bǔ)入 冷水進(jìn)行下一輪加熱，不會有任何冷水串入保溫箱中。用戶在平時(shí)使用冷水過程中，在文氏 管的位置會產(chǎn)生負(fù)壓抽吸力，可將冷水回收箱中的冷水吸到冷水管中使用，因此冷水回收 箱始終有足夠的空間來容納來自浮力箱的水。本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案還包括在所述的文氏管與用戶冷水管連接的管路上設(shè)置有單向閥，浮力箱的供水源采用 一大水箱，浮力箱內(nèi)對應(yīng)活塞的上工位裝有限位開關(guān)，大水箱與用戶冷水管連通，主供水箱的入水口接大水箱，在集熱板的上傾端還裝有一與其連通的副供水箱，主供水箱通過軟管 連接副供水箱，鉸接在集熱板下的鉸鏈的鉸接孔采用月牙形孔。所述的太陽能電源采用裝于集熱板的太陽能電池板與蓄電池和充電器連接組成， 電子控制電路中采用光敏電阻與三極管連接組成開關(guān)電路控制相對應(yīng)電磁閥的回路，主供 水箱內(nèi)裝的溫度傳感電阻與三極管連接組成開關(guān)電路控制溫控電磁閥的電流回路。本實(shí)用新型的有益效果是利用了自來水壓強(qiáng)作為原動(dòng)力來控制太陽能集熱板的 轉(zhuǎn)動(dòng)，可根據(jù)光敏傳感器對太陽能集熱板兩邊的太陽光強(qiáng)度的大小變化實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)角度，實(shí) 現(xiàn)太陽能最大功率的動(dòng)態(tài)追蹤。裝置中的信號檢測電路及電子控制電路的電源由微型太陽 能電池板提供，在提高普通集熱板的熱效率的前提下，使太陽能熱水器造價(jià)保持在一個(gè)很 低的價(jià)位，具有很高的實(shí)用性。

圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖2為本實(shí)用新型浮力箱結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；圖4為本實(shí)用新型的電源及控制電路原理圖。圖1 4中各標(biāo)號依次表示冷水管1、單向閥2、文氏管3、出水管4、電磁閥5、浮 力箱6、支撐桿7、鉸鏈8、集熱板9、保溫箱10、限位開關(guān)11、冷水管12、進(jìn)水管13、進(jìn)水電磁 閥14、大水箱15、水箱支撐桿16、溫控電磁閥17、熱水管18、軟管19、供水管20、光敏傳感器 21、主供水箱22、光敏傳感器23、太陽能電池板24、光敏傳感器25、副供水箱26、螺栓孔27、 底座28、冷水回收箱29、水壓腔30、活塞31、活塞限位擋板32、月牙形孔33。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1 4對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。參見各圖，太陽能集熱板9傾斜放置，其東西兩側(cè)通過四個(gè)活動(dòng)鉸鏈8連接到四個(gè) 支撐桿7，東側(cè)兩根支撐桿7連接到底座28，西側(cè)兩根支撐桿7下端連接活塞31，再裝入浮 力箱6內(nèi)的水壓腔30中；在底座28上有螺栓孔27，以方便底座28的固定；在集熱板9的 上傾端有一個(gè)小副供水箱26，副供水箱26通過一根柔性軟管19連接到主供水箱22，主供 水箱22再通過供水管20與右側(cè)的大水箱15連接；主供水箱22內(nèi)部安裝有浮球閥用來控 制大水箱15到主供水箱22內(nèi)的進(jìn)水，以保證主供水箱22內(nèi)的水保持在一個(gè)特定的水位； 同時(shí)主供水箱22還通過一根熱水管18連接到保溫箱10，該熱水管18上設(shè)置有溫控電磁 閥17，通過安裝在主供水箱內(nèi)的溫度傳感器來控制溫控電磁閥17的開閉，當(dāng)主供水箱22內(nèi) 溫度達(dá)到設(shè)定值(如50攝氏度)時(shí)溫控電磁閥17就打開讓熱水從主供水箱22流到保溫 箱10。浮力箱6右端通過進(jìn)水管13連接到大水箱15，大水箱15和浮力箱6之間有進(jìn)水控 制電磁閥14，電磁閥14用來控制大水箱15到浮力箱6的進(jìn)水；浮力箱6左端通過出水管 4連接冷水回收箱29，且出水管4上有出水控制電磁閥5，電磁閥5用來控制浮力箱6到冷 水回收箱29之間的出水。冷水回收箱29通過文氏管3連接到到用戶的冷水管1，冷水回收 箱29的出口有單向閥2，保證了冷水回收箱29的冷水只能外流。在主供水箱22上有一個(gè) 水平放置的光敏傳感器21，用來為浮力箱6進(jìn)水控制提供信號；在副供水箱26上放置兩個(gè)與副供水箱26上表面成士 45度角的光敏傳感器23和25，兩個(gè)傳感器通過檢測太陽能集熱 板9東西兩側(cè)太陽光照射強(qiáng)度的大小進(jìn)行比對，從而控制浮力箱6的出水控制閥電磁5 ；在 光敏傳感器23和25之間有一個(gè)微型太陽能電池板24，為裝置的信號檢測電路和電子控制 電路提供電源。本實(shí)用新型主供水箱22和副供水箱26之間的柔性軟管19，可保證副供水箱26隨 集熱板9對太陽能的動(dòng)態(tài)功率追蹤中不會被拉斷，并且用軟管19安裝很方便，可靠性也高。 專門設(shè)置主供水箱22和副供水箱26可以讓集熱板9內(nèi)的熱量能充分被利用，不會大量散 失，提高了熱效率。鉸鏈8的轉(zhuǎn)動(dòng)孔設(shè)計(jì)成月牙形孔33，可使集熱板9有更好的活動(dòng)性。如圖2所示，在浮球箱6最上部分有限位擋板32，用來防止活塞31因壓力過大使 活塞31被推出浮力箱6。上限位擋板32上安裝有限位開關(guān)11，限位開關(guān)11和進(jìn)水的電磁 閥14串聯(lián)，用來控制浮力水箱6內(nèi)的最多存水量。如圖4所示，本實(shí)用新型的信號檢測電路和電子控制電路的電源由固定在副供水 箱26上的太陽能電池板24提供，太陽能電池板24將太陽能轉(zhuǎn)換為電能經(jīng)充電器儲存到 12V的蓄電池中。進(jìn)水電磁閥14的控制信號由光敏電阻R5提供，白天由于光照強(qiáng)度較大， R5兩端電壓較小，此時(shí)三極管V2截止，電磁閥14處于關(guān)閉狀態(tài)；因此，浮力箱6內(nèi)只有水流 流出，沒有水流流入。當(dāng)太陽落上后由于光照強(qiáng)度減小，R5兩端電壓增大，三極管V2打開， 當(dāng)穩(wěn)壓管左端電壓達(dá)到6V穩(wěn)壓管導(dǎo)通，繼電器J2打開使進(jìn)水電磁閥14打開，因?yàn)榇笏?15內(nèi)壓強(qiáng)很大，水流經(jīng)進(jìn)水管流進(jìn)浮力箱6并充滿浮力箱6中，直到活塞31上升碰到限位 開關(guān)11關(guān)閉進(jìn)水電磁閥14為止。出水電磁閥5的控制信號由光敏電阻R8和R9兩端電壓 對比提供，清晨由于浮力箱6內(nèi)充滿了水，集熱板9的西側(cè)向上傾斜到最高位置，之后由于 太陽光照射角度不斷變化使光敏電阻R8和R9兩端電壓也不斷變化，當(dāng)光敏電阻R9兩端電 壓大于R8兩端電壓時(shí)，三極管V3打開，當(dāng)穩(wěn)壓管左端電壓達(dá)到6V后繼電器J3啟動(dòng)使電磁 閥5打開，讓浮力箱6內(nèi)的水流出，直到太陽光在集熱板9兩側(cè)照射強(qiáng)度相等時(shí)停止。溫控 電磁閥17由主供水箱22內(nèi)的溫度傳感器R2提供控制信號，當(dāng)主供水箱22內(nèi)水溫達(dá)到預(yù) 設(shè)溫度(假設(shè)50攝氏度)時(shí)，三極管Vl導(dǎo)通使繼電器Jl打開，溫控電磁閥17打開讓熱水 流到保溫箱10保溫，反之，溫控電磁閥17處于關(guān)閉狀態(tài)。電路中的滑動(dòng)變阻Rl和R3用來 調(diào)節(jié)溫控閥17打開的預(yù)設(shè)溫度。滑動(dòng)變阻R4和R6用來調(diào)節(jié)進(jìn)水閥14控制信號靈敏度， 以保證晚上太陽落上后進(jìn)水電磁閥能夠打開；R7和RlO起到調(diào)節(jié)出水電磁閥5的信號靈敏 度的作用，同時(shí)也起到調(diào)節(jié)出水電磁閥5打開的時(shí)間隔的長短以達(dá)到節(jié)能目的作用。
權(quán)利要求一種水壓動(dòng)力式太陽能集熱板功率追蹤裝置，其特征是主供水箱下部入水口帶浮球閥，下部出水口帶溫控電磁閥并接至保溫箱，主供水箱還與集熱板上傾端連通；集熱板下東、西兩側(cè)鉸接支撐桿，且有一側(cè)的支撐桿下端通過活塞裝在帶水壓腔的浮力箱中；浮力箱的出口通過帶電磁閥的管路接冷水回收箱，而進(jìn)口通過管路和電磁閥接入供水源；冷水回收箱通過文氏管接用戶的冷水管；集熱板上裝有與其成-45°、0°和45°的三只光敏傳感器和太陽能電源，各電磁閥及光敏傳感器連接至電子控制電路的對應(yīng)電信號接點(diǎn)上。
2.按權(quán)利要求1所述的水壓動(dòng)力式太陽能集熱板功率追蹤裝置，其特征是在文氏管 與用戶冷水管連接的管路上設(shè)置有單向閥，浮力箱的供水源采用一大水箱，浮力箱內(nèi)對應(yīng) 活塞的上工位裝有限位開關(guān)，大水箱與用戶冷水管連通，主供水箱的入水口接大水箱，在集 熱板的上傾端還裝有一與其連通的副供水箱，主供水箱通過軟管連接副供水箱，鉸接在集 熱板下的鉸鏈的鉸接孔采用月牙形孔。
3.按權(quán)利要求2所述的水壓動(dòng)力式太陽能集熱板功率追蹤裝置，其特征是太陽能電 源采用裝于集熱板的太陽能電池板與蓄電池和充電器連接組成，電子控制電路中采用光敏 電阻與三極管連接組成開關(guān)電路控制相對應(yīng)電磁閥的回路，主供水箱內(nèi)裝的溫度傳感電阻 與三極管連接組成開關(guān)電路控制溫控電磁閥的電流回路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種太陽能集熱板功率追蹤裝置，特別是水壓動(dòng)力式太陽能集熱板功率追蹤裝置，屬于太陽能集熱板功率追蹤技術(shù)領(lǐng)域。本裝置利用自來水壓強(qiáng)作為原動(dòng)力控制太陽能集熱板根據(jù)光敏傳感器對太陽能集熱板兩邊的太陽光強(qiáng)度的大小變化實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)角度，實(shí)現(xiàn)太陽能最大功率的動(dòng)態(tài)追蹤，其中裝置中的信號檢測電路控制電源由微型太陽能電池板提供。其具有高效、節(jié)能、方便、可靠、成本低廉、易實(shí)施等特點(diǎn)，適用于各種太陽能熱水器集熱板的功率動(dòng)態(tài)追蹤，特別是未帶真空集熱管的太陽能熱水器集熱板的功率動(dòng)態(tài)追蹤。
文檔編號F24J2/46GK201628409SQ20102004895
公開日2010年11月10日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者冉義武, 龍文凱 申請人:昆明理工大學(xué)