光伏電磁感應熱水器的製作方法

2023-07-13 07:05:01

專利名稱：光伏電磁感應熱水器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱水器，尤其是一種光伏電磁感應熱水器。
背景技術：
熱水能源佔家庭能源消耗的25-35%，現有的熱水器有四類一類是城市電供電， 利用電加熱管加熱，所謂電加熱管是一種電阻絲外加絕緣層和不鏽鋼套管的電熱器件，當發生電加熱管破裂時，易出現人員觸電事故。另一類是太陽能玻璃真空管熱水器，利用真空管獲取太陽輻射能，用自流或循環泵驅動熱水至水箱保溫，配以電加熱管輔助加熱，其中一款是真空管和水箱一體式，布置於屋頂，其缺點是熱量損失大，尤其在冬天需要用電加熱保溫，防止結冰，還有一款是承壓分體式，用循環泵驅動熱水至地面的水箱保溫，除了循環泵額外消耗電能以外，熱水全天在管路中循環，大量熱能在流動中損失。第三類是平板式熱水器，其原理是在一方箱內布置表面發黑的金屬管，方箱上面覆蓋玻璃，吸收太陽輻射加熱水，並用循環泵驅動熱水保溫至地面的水箱，其缺點和上述太陽能玻璃真空管承壓分體式熱水器相同，且經常漏水。還有一類是熱泵熱水器，用類似於空調壓縮機，利用熱泵原理制熱，其不足之處只能加熱水溫至60度，達不到衛生所要求的殺菌溫度70度以上，且在寒冷地區由於室外機結霜而無法使用。

發明內容
為彌補上述現有技術中所提到的缺點安全性低、熱量損失、達不到衛生要求等， 本發明提供了一種光伏電磁感應熱水器。具體技術方案如下光伏電磁感應熱水器，包括光電轉換系統、設有能量輸入裝置的熱水器儲水筒體， 光電轉換系統通過能量輸入裝置和熱水器儲水筒體相連接，光電轉換系統為由多個太陽能矽電池模塊組成的列陣，能量輸入裝置包括鐵磁性金屬材料製成的導熱層、絕緣層、感應線圈和控制系統，該導熱層一側同儲水筒體內的水相接觸，另一側連接絕緣層、感應線圈和控制系統，絕緣層設置於導熱層和感應線圈之間，控制系統分別和光電轉換系統、感應線圈連接，為感應線圈提供交變磁場所需電能。進一步，所述導熱層為熱水器儲水筒體。進一步，所述能量輸入裝置設置於熱水器儲水筒體側面或底部。進一步，所述控制系統可切換一外接電源。進一步，所述外接電源為城市電所供50赫茲或60赫茲交流電。進一步，所述控制系統包括一功率器件IGBT。進一步，所述能量輸入裝置包括一冷卻水管，冷卻水管兩端接入熱水器儲水筒體， 冷卻水管位於熱水器儲水筒體外側部分和控制系統上的IGBT接觸。進一步，所述導熱層與絕緣層及感應線圈的連接面，其形狀為曲面、平面或球面。本發明的有益效果在於用光伏電磁感應加熱取代現有的電加熱、太陽能玻璃真空管、平板式熱水器和熱泵加熱，提高安全性、減少熱量損失，能使水溫加熱至衛生要求的 70度以上。且本發明進一步在光伏電磁感應熱水器儲水筒體6和感應線圈4間設置一絕緣層5，防止感應線圈4絕緣層意外破損後高電壓接觸到熱水器儲水筒體6、乃至水，保證人身安全。除此以外，光伏電磁感應熱水器還設置了一冷卻水管2，該冷卻水管2利用熱水器儲水筒體6低端冷水以冷卻控制系統3上的器件IGBT，既保證IGBT的工作溫度，又回收IGBT 的熱量，提高了熱能效率。


圖1為本發明第一實施例的示意圖，包括總布置圖10、前視放大圖11、爆炸放大圖 12及右視放大圖13。圖2為本發明第二實施例的示意圖，前視放大圖21、爆炸放大圖22及右視放大圖 23。圖3為本發明第三實施例的示意圖，前視放大圖31、爆炸放大圖32及右視放大圖 33。圖4為本發明第四實施例的示意圖，包括總布置圖40、前視放大圖41、爆炸放大圖 42。圖5為本發明第五實施例的示意圖，包括前視放大圖51、爆炸放大圖52。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明。如圖1所示為本發明第一實施例的示意圖，圖10為光伏電磁感應熱水器的總布置圖，該光伏電磁感應熱水器包括光電轉換系統1、外接電源7和安裝有能量輸入裝置的導熱層，本實施例中導熱層即為熱水器儲水筒體6。光電轉換系統1可為由多個太陽能矽電池模塊組成的列陣，設置於屋頂或陽光可照射到的地方，將太陽能轉化為所需電能，並輸出直流電，本實施例中光電轉換系統1輸出電壓為DC 319V士 10%，或者DC 159V士 10%。光伏電磁感應熱水器包括進出水管、溫度控制等現有熱水器所需的常用部件(圖中未標識)。 光伏電磁感應熱水器通過能量輸入裝置和光電轉換系統1及外接電源7可切換連接，以獲取水加熱時所需電能。本實施例所述外接電源可以是城市電7所供電源，即，50赫茲或60 赫茲的交流電，經整流後的電壓與前述本實施例所述光電轉換系統1輸出的直流電電壓相當，但不以此為限。多數氣候條件下，光電轉換系統1產生電能以滿足家庭熱水需要，而在連續陰雨天時，則切換城市電輔助加熱。本發明採用的光電轉換系統1可以進行較長距離的低損耗電力輸送，譬如100米不會有損耗，而背景技術中提到的太陽能玻璃真空管熱水器用循環泵將水輸送至水箱保溫，熱量損失很大。如圖11、12、13所示，為前述能量輸入裝置的具體結構，該結構包括一曲面的熱水器儲水筒體6、絕緣層5、感應線圈4和控制系統3。控制系統3包括一可切換外接電源7的輸入端和功率器件IGBT，感應線圈4作為初級線圈產生交變磁場，熱水器儲水筒體6作為次級線圈，交變磁場在熱水器儲水筒體6內部以渦電流和磁滯方式轉化成熱能並傳遞給水。 而絕緣層5設置於感應線圈4和熱水器儲水筒體6之間，用於阻隔感應線圈4和熱水器儲水筒體6，保證感應線圈4絕緣層意外破損後高電壓不會接觸到熱水器儲水筒體6，乃至水，確保人身安全。而前述光電轉換系統1所提供的直流電對於IGBT的工況也十分有利。該光伏電磁感應熱水器還進一步設置了一冷卻水管2，以引出熱水器儲水筒體6 底部較低溫度水，用以冷卻IGBT，該冷卻水管2兩端分別穿入熱水器儲水筒體6內用以引導冷卻水，並配有適當的密封裝置，冷卻水管2位於熱水器儲水筒體6外側部分則和IGBT接觸，IGBT的許用工作溫度為175度，理想溫度在80度以下，熱水器上部水溫通常在70度、底部水溫則較低，該冷卻水管利用流體力學原理使水自循環，無需另添設備，可回收熱能5%， 這一設計能使IGBT處於較佳工作狀態。前述能量輸入裝置中各部件，即熱水器儲水筒體6、絕緣層5、感應線圈4、控制系統3和冷卻水管2，依次由內至外設置。熱水器儲水筒體6和絕緣層5連接面即為所述熱水器儲水筒體6與絕緣層5貼合接觸的一部分外壁曲面，其餘感應線圈4也為同為曲面，以同貼合於熱水器儲水筒體6上的絕緣層5進一步緊密貼接。前述能量輸入裝置外部設有一罩殼(圖中未標識)，罩殼的設計滿足國際電工協會防水，安全和電磁幹擾等要求。如圖2所示為本發明第二實施例的示意圖，能量輸入裝置如圖21、22、23所示，21、 22和23分別為前視放大圖、爆炸放大圖及右視放大圖。該實施例在熱水器儲水筒體6下端的外壁上沿徑向設有一向內的柱型凹槽，該柱型凹槽底面，即同絕緣層5的連接面，為一平面，可以貼接平面的絕緣層5和感應線圈4，餘同實施例1。如圖3所示為本發明第三實施例的示意圖，能量輸入裝置如圖31、32、33所示，31、 32和33分別為前視放大圖、爆炸放大圖及右視放大圖。該實施例在熱水器儲水筒體6下端的外壁上沿徑向設有一向外的柱型突起，該柱形端面，即同絕緣層5的連接面，為一平面，可以貼接平面的絕緣層5和感應線圈4，餘同實施例1。如圖4所示為本發明第四實施例的示意圖，圖40為光伏電磁感應熱水器的總布置圖，能量輸入裝置如圖41、42所示，41、42分別為前視放大圖和爆炸放大圖。能量輸入裝置設置於熱水器儲水筒體6的底部，該裝置包括一同絕緣層5的連接面為球面的熱水器儲水筒體6、絕緣層5、感應線圈4，餘同實施例1。如圖5所示為本發明第五實施例的示意圖，能量輸入裝置如圖51、52所示，51、52 分別為前視放大圖和爆炸放大圖。能量輸入裝置設置於熱水器儲水筒體6的底部，該裝置包括一同絕緣層5的連接面為平面的熱水器儲水筒體6、絕緣層5、感應線圈4，餘同實施例
Io 本發明中所述導熱層除熱水器儲水筒體6之外，也可以是外加或內嵌於熱水器儲水筒體6的導熱裝置，以便作為次級線圈切割變化磁場產生熱量，傳遞給熱水器儲水筒體6 內的水以進行加熱。 綜上所述僅為發明的實施例而已，並非用來限定本發明的實施範圍。即凡依本發明申請專利範圍的內容所作的等效變化與修飾，都應為本發明的技術範疇。
權利要求
1.光伏電磁感應熱水器，包括光電轉換系統、設有能量輸入裝置的熱水器儲水筒體，光電轉換系統通過能量輸入裝置和熱水器儲水筒體相連接，其特徵在於，光電轉換系統為由多個太陽能矽電池模塊組成的列陣，能量輸入裝置包括鐵磁性金屬材料製成的導熱層、絕緣層、感應線圈和控制系統，該導熱層一側同儲水筒體內的水相接觸，另一側連接絕緣層、 感應線圈和控制系統，絕緣層設置於導熱層和感應線圈之間，控制系統分別和光電轉換系統、感應線圈連接，為感應線圈提供交變磁場所需電能。
2.如權利要求1所述的光伏電磁感應熱水器，其特徵在於，所述導熱層為熱水器儲水筒體。
3.如權利要求1所述的光伏電磁感應熱水器，其特徵在於，所述能量輸入裝置設置於熱水器儲水筒體側面或底部。
4.如權利要求1所述的光伏電磁感應熱水器，其特徵在於，所述控制系統可切換一外接電源。
5.如權利要求1所述的光伏電磁感應熱水器，其特徵在於，所述外接電源為城市電所供50赫茲或60赫茲交流電。
6.如權利要求1所述的光伏電磁感應熱水器，其特徵在於，所述控制系統包括一功率器件IGBT。
7.如權利要求6所述的光伏電磁感應熱水器，其特徵在於，所述能量輸入裝置包括一冷卻水管，冷卻水管兩端接入熱水器儲水筒體，冷卻水管位於熱水器儲水筒體外側部分和控制系統上的IGBT接觸。
8.如權利要求1或2所述的光伏電磁感應熱水器，其特徵在於，所述導熱層與絕緣層及感應線圈的連接面，其形狀為曲面、平面或球面。
全文摘要
本發明涉及一種光伏電磁感應熱水器，該熱水器包括光電轉換系統、設有能量輸入裝置的熱水器儲水筒體，光電轉換系統通過能量輸入裝置和熱水器儲水筒體相連接，光電轉換系統為由多個太陽能矽電池模塊組成的列陣，能量輸入裝置包括鐵磁性金屬材料製成的導熱層、絕緣層、感應線圈和控制系統，該導熱層一側同儲水筒體內的水相接觸，另一側連接絕緣層、感應線圈和控制系統，絕緣層設置於導熱層和感應線圈之間，控制系統分別和光電轉換系統、感應線圈連接，為感應線圈提供交變磁場所需電能。本發明的有益效果在於，用光伏電磁感應加熱取代現有的加熱手段，並在感應線圈和導熱層之間設置絕緣層，避免了漏電可能、減少熱量損失，使熱水器更為高效、安全。
文檔編號F24H1/18GK102538179SQ201210006259
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者伽略特·史蒂芬·威廉, 樊永華 申請人:伽略特·史蒂芬·威廉, 樊永華