[实用新型]自动跟踪式太阳能热水器

说明书

本实用新型涉及一种太阳能集热器。

目前，广泛使用的太阳能热水器，均是由集热器、保温水箱、循环管路和支架构成，集热器将太阳光的热能通过热交换传递给冷水，使之变为热水，供人们使用，由于这类太阳能热水器的集热器都是固定的，不能随太阳的位移而同步地进行跟踪，因而除白天中午时段热效率较高外，其余的时段热效率低。专利号为92208657.5的“聚焦形自动跟踪式太阳能热水器”，虽然能实现集热器对太阳位移的同步跟踪，但跟踪装置的机械部件，是采用两套螺旋传动机构，通过螺套沿螺杆的运动，带动连杆的角位移，使光能接收器和集热器绕垂直轴、水平轴旋转来实现自动跟踪的，存有体积大、笨重、不便于安装的不足，其控制装置中由于设有遮光器，因而导致跟踪装置只能在东西向150°角范围内自动跟踪，超过该范围停止工作。

本实用新型的目的是提供一种体积小、东西向跟踪范围超过150°角的自动跟踪式太阳能热水器。

这种自动跟踪式太阳能热水器，包括光接收反射器、集热器、水箱、自动跟踪装置和控制装置，光接收反射器包括呈抛物面形的聚光镜片，聚光镜片安装在聚光镜架上，集热器是一真空集热管，真空集热管位于聚光镜片的焦点位置处、它的两端安装在聚光镜架的支杆上，真空集热管通过冷水进管和热水出管与水箱连通，其结构特点是自动跟踪装置包括与聚光镜架固定连接的竖轴和横轴减速机的输出轴，横轴减速机与横轴伺服电机连接，竖轴的下段与轴套插接，轴套固定在底座上，竖轴减速机的输出轴固定在竖轴的下端，竖轴减速机与竖轴伺服电机连接，控制装置包括电路结构完全相同的两组，其中一组为方位控制电路，另一组为俯仰控制电路，每一组中都包括光电检测器和与光电检测器构成电连接的控制器，光电检测器装在聚光镜架上，控制器包括差分放大器，在该差分放大器的一个输出端上依次接有串联连接的第一放大器、第一功率放大器，第一功率放大器的负载是串联连接的第一继电器线圈和第二继电器线圈，在差分放大器的另一个输出端上依次接有串联连接的第二放大器、第二功率放大器，第二功率放大器的负载是串联连接的第三继电器线圈和第四继电器线圈，上述的第一继电器常开触点、第二继电器常开触点串联为一组，第三继电器常开触点、第四继电器常开触点串联为另外一组，并接在相对应的伺服电机上。

上述的两个光电检测器为四只光电池，该四只光电池每两只构成一组，并交错分布，安放在底板上，每只光电池的接收面朝向底板的外侧面。上述的横轴减速机和竖轴减速机的结构相同，都是选用无隙减速机。

由于光电检测器装在聚光镜架上，在日出到日落的整个时段，太阳光线就会照射到光电检测器上，光电检测器就会产生出方位控制信号和俯仰控制信号，只要聚光镜架不正对太阳，上述的方位控制信号和俯仰控制信号就会使控制器工作，例如光电检测器选用光电池，由于两组四只光电池交错分布，并且接收面都朝向底板的外侧面，当聚光镜架正对太阳时，每组光电池中的两只光电池所产生的电压相等，无电位差，相对应的方位控制器或俯仰控制器不工作；随着太阳的升高、降落，聚光镜架必然与太阳发生偏离，此时，方位光电池组的两只光电池和俯仰光电池组的两只光电池，因受到太阳光照射的强度不同，每只光电池所产生的电压也不同，形成一电位差，该电位差使相对应的方位控制器或俯仰控制器中的差分放大器工作，其中的一个输出端由高电位变为低电位，与该输出端相连接的放大器的输出端由低电位变为高电位，与该高电位相连接的功率放大器导通，使作为该功率放大器负载的串联连接的两只继电器线圈中有电流，该两只继电器的常开触点吸合，接通伺服电机的电源回路，伺服电机转动，经相连接的减速机减速后，带动聚光镜架作水平方位的位移或俯仰角的调整(垂直位移)，直致聚光镜架正对太阳为止。

由上所述，这种太阳能热水器在从日出到日落的整个时段，都一直对太阳的位置移动进行自动跟踪，其东西向的跟踪范围远大于150°角，又由于采用了伺服电机和减速器这两种公知的产品作为自动跟踪装置的部件，因而具有体积小、重量轻、便于安装的特点。

附图示出了自动跟踪式太阳能热水器的实施例，其中图1是自动跟踪式太阳能热水器的立体结构示意图，图2是自动跟踪装置的结构示意图，图3是控制装置的电路原理图，图4是光电检测器的位置安放示意图，图5是减速机的结构示意图。

在本实施例中，自动跟踪式太阳能热水器包括光接收反射器、集热器、水箱、自动跟踪装置和控制装置，光接收反射器包括呈抛物面形的聚光镜片1，聚光镜片1安装在聚光镜架2上，集热器是一真空集热管3，真空集热管3位于聚光镜片1的焦点位置处、它的两端安装在聚光镜架2的支杆4上，真空集热管3通过冷水进管5和热水出管6与水箱7连通，热水出管6用固定在竖轴9上的管支架35限位，自动跟踪装置包括固定在聚光镜架2上的机座8，机座8插装在竖轴9上段上的两个法兰盘10内，横轴减速机11的输出轴12穿过两个法兰盘10和机座8、并与机座8构成键连接，横轴减速机11与横轴伺服电机13连接，竖轴9的下段与轴套14插接，轴套14通过轴套架15固定在底座16上，竖轴减速机17的输出轴18固定在竖轴9下端的键槽孔内，竖轴减速机17与竖轴伺服电机19连接，控制装置包括电路结构完全相同的两组，其中一组为方位控制电路，另一组为俯仰控制电路，每一组中都包括光电检测器20和与光电检测器20构成电连接的控制器21，光电检测器20装在聚光镜架2上，控制器21包括差分放大器BG₁、BG₂，在该差分放大器的一个输出端上依次接有串联连接的第一放大器BG₃、第一功率放大器BG₅，第一功率放大器BG₅的负载是串联连接的第一继电器J₁的线圈和第二继电器J₂的线圈，在差分放大器的另一个输出端上依次接有串联连接的第二放大器BG₄、第二功率放大器BG₆，第二功率放大器BG₆的负载是串联连接的第三继电器J₃的线圈和第四继电器J₄的线圈，上述的第一、第二继电器的常开触点J_1-1、J_2-1串联为一组，第三、第四继电器的常开触点J_3-1、J_4-1串联为另外一组，并接在相应的伺服电机19或13上，两组光电检测器20为四只光电池GD₁-GD₄，该四只光电池每两只构成一组，并交错分布，安放在底板22上，每只光电池的接收面23朝向底板22的外侧面，横轴减速机11和竖轴减速机17的结构相同，都是选用无隙减速机，其结构由图5给出，其中的数字标号代表：24为动力输入轴，25为中心齿轮，26为双行星齿轮，27为固定法兰盘，28为可动法兰盘，29为连接螺栓，30为输出轴法兰盘，31为动力输出轴，32为锥形齿轮，33为调整螺栓，34是端盖，由于是公知技术，其结构不予细述。