專利名稱：光伏電磁感應(yīng)熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱水器，尤其是一種光伏電磁感應(yīng)熱水器。
背景技術(shù)：
熱水能源占家庭能源消耗的25-35%，現(xiàn)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銹鋼套管的電熱器件，當(dāng)發(fā)生電加熱管破裂時(shí)，易出現(xiàn)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(huán)泵驅(qū)動(dòng)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，布置于屋頂，其缺點(diǎn)是熱量損失大，尤其在冬天需要用電加熱保溫，防止結(jié)冰，還有一款是承壓分體式，用循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)熱水至地面的水箱保溫，除了循環(huán)泵額外消耗電能以外，熱水全天在管路中循環(huán)，大量熱能在流動(dòng)中損失。第三類是平板式熱水器，其原理是在一方箱內(nèi)布置表面發(fā)黑的金屬管，方箱上面覆蓋玻璃，吸收太陽輻射加熱水，并用循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)熱水保溫至地面的水箱，其缺點(diǎn)和上述太陽能玻璃真空管承壓分體式熱水器相同，且經(jīng)常漏水。還有一類是熱泵熱水器，用類似于空調(diào)壓縮機(jī)，利用熱泵原理制熱，其不足之處只能加熱水溫至60度，達(dá)不到衛(wèi)生所要求的殺菌溫度70度以上，且在寒冷地區(qū)由于室外機(jī)結(jié)霜而無法使用。

發(fā)明內(nèi)容
為彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)中所提到的缺點(diǎn)安全性低、熱量損失、達(dá)不到衛(wèi)生要求等， 本發(fā)明提供了一種光伏電磁感應(yīng)熱水器。具體技術(shù)方案如下光伏電磁感應(yīng)熱水器，包括光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、設(shè)有能量輸入裝置的熱水器儲(chǔ)水筒體， 光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過能量輸入裝置和熱水器儲(chǔ)水筒體相連接，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)為由多個(gè)太陽能硅電池模塊組成的列陣，能量輸入裝置包括鐵磁性金屬材料制成的導(dǎo)熱層、絕緣層、感應(yīng)線圈和控制系統(tǒng)，該導(dǎo)熱層一側(cè)同儲(chǔ)水筒體內(nèi)的水相接觸，另一側(cè)連接絕緣層、感應(yīng)線圈和控制系統(tǒng)，絕緣層設(shè)置于導(dǎo)熱層和感應(yīng)線圈之間，控制系統(tǒng)分別和光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、感應(yīng)線圈連接，為感應(yīng)線圈提供交變磁場(chǎng)所需電能。進(jìn)一步，所述導(dǎo)熱層為熱水器儲(chǔ)水筒體。進(jìn)一步，所述能量輸入裝置設(shè)置于熱水器儲(chǔ)水筒體側(cè)面或底部。進(jìn)一步，所述控制系統(tǒng)可切換一外接電源。進(jìn)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(jìn)一步，所述控制系統(tǒng)包括一功率器件IGBT。進(jìn)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(chǔ)水筒體， 冷卻水管位于熱水器儲(chǔ)水筒體外側(cè)部分和控制系統(tǒng)上的IGBT接觸。進(jìn)一步，所述導(dǎo)熱層與絕緣層及感應(yīng)線圈的連接面，其形狀為曲面、平面或球面。本發(fā)明的有益效果在于用光伏電磁感應(yīng)加熱取代現(xiàn)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(wèi)生要求的 70度以上。且本發(fā)明進(jìn)一步在光伏電磁感應(yīng)熱水器儲(chǔ)水筒體6和感應(yīng)線圈4間設(shè)置一絕緣層5，防止感應(yīng)線圈4絕緣層意外破損后高電壓接觸到熱水器儲(chǔ)水筒體6、乃至水，保證人身安全。除此以外，光伏電磁感應(yīng)熱水器還設(shè)置了一冷卻水管2，該冷卻水管2利用熱水器儲(chǔ)水筒體6低端冷水以冷卻控制系統(tǒng)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(fā)明第一實(shí)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(fā)明第二實(shí)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(fā)明第三實(shí)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(fā)明第四實(shí)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(fā)明第五實(shí)施例的示意圖，包括前視放大圖51、爆炸放大圖52。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示為本發(fā)明第一實(shí)施例的示意圖，圖10為光伏電磁感應(yīng)熱水器的總布置圖，該光伏電磁感應(yīng)熱水器包括光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1、外接電源7和安裝有能量輸入裝置的導(dǎo)熱層，本實(shí)施例中導(dǎo)熱層即為熱水器儲(chǔ)水筒體6。光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1可為由多個(gè)太陽能硅電池模塊組成的列陣，設(shè)置于屋頂或陽光可照射到的地方，將太陽能轉(zhuǎn)化為所需電能，并輸出直流電，本實(shí)施例中光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1輸出電壓為DC 319V士 10%，或者DC 159V士 10%。光伏電磁感應(yīng)熱水器包括進(jìn)出水管、溫度控制等現(xiàn)有熱水器所需的常用部件(圖中未標(biāo)識(shí))。 光伏電磁感應(yīng)熱水器通過能量輸入裝置和光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1及外接電源7可切換連接，以獲取水加熱時(shí)所需電能。本實(shí)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(jīng)整流后的電壓與前述本實(shí)施例所述光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1輸出的直流電電壓相當(dāng)，但不以此為限。多數(shù)氣候條件下，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1產(chǎn)生電能以滿足家庭熱水需要，而在連續(xù)陰雨天時(shí)，則切換城市電輔助加熱。本發(fā)明采用的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1可以進(jìn)行較長(zhǎng)距離的低損耗電力輸送，譬如100米不會(huì)有損耗，而背景技術(shù)中提到的太陽能玻璃真空管熱水器用循環(huán)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(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一曲面的熱水器儲(chǔ)水筒體6、絕緣層5、感應(yīng)線圈4和控制系統(tǒng)3?？刂葡到y(tǒng)3包括一可切換外接電源7的輸入端和功率器件IGBT，感應(yīng)線圈4作為初級(jí)線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，熱水器儲(chǔ)水筒體6作為次級(jí)線圈，交變磁場(chǎng)在熱水器儲(chǔ)水筒體6內(nèi)部以渦電流和磁滯方式轉(zhuǎn)化成熱能并傳遞給水。 而絕緣層5設(shè)置于感應(yīng)線圈4和熱水器儲(chǔ)水筒體6之間，用于阻隔感應(yīng)線圈4和熱水器儲(chǔ)水筒體6，保證感應(yīng)線圈4絕緣層意外破損后高電壓不會(huì)接觸到熱水器儲(chǔ)水筒體6，乃至水，確保人身安全。而前述光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1所提供的直流電對(duì)于IGBT的工況也十分有利。該光伏電磁感應(yīng)熱水器還進(jìn)一步設(shè)置了一冷卻水管2，以引出熱水器儲(chǔ)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(chǔ)水筒體6內(nèi)用以引導(dǎo)冷卻水，并配有適當(dāng)?shù)拿芊庋b置，冷卻水管2位于熱水器儲(chǔ)水筒體6外側(cè)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(xué)原理使水自循環(huán)，無需另添設(shè)備，可回收熱能5%， 這一設(shè)計(jì)能使IGBT處于較佳工作狀態(tài)。前述能量輸入裝置中各部件，即熱水器儲(chǔ)水筒體6、絕緣層5、感應(yīng)線圈4、控制系統(tǒng)3和冷卻水管2，依次由內(nèi)至外設(shè)置。熱水器儲(chǔ)水筒體6和絕緣層5連接面即為所述熱水器儲(chǔ)水筒體6與絕緣層5貼合接觸的一部分外壁曲面，其余感應(yīng)線圈4也為同為曲面，以同貼合于熱水器儲(chǔ)水筒體6上的絕緣層5進(jìn)一步緊密貼接。前述能量輸入裝置外部設(shè)有一罩殼(圖中未標(biāo)識(shí))，罩殼的設(shè)計(jì)滿足國(guó)際電工協(xié)會(huì)防水，安全和電磁干擾等要求。如圖2所示為本發(fā)明第二實(shí)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(shí)施例在熱水器儲(chǔ)水筒體6下端的外壁上沿徑向設(shè)有一向內(nèi)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(yīng)線圈4，余同實(shí)施例1。如圖3所示為本發(fā)明第三實(shí)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(shí)施例在熱水器儲(chǔ)水筒體6下端的外壁上沿徑向設(shè)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(yīng)線圈4，余同實(shí)施例1。如圖4所示為本發(fā)明第四實(shí)施例的示意圖，圖40為光伏電磁感應(yīng)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(shè)置于熱水器儲(chǔ)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(chǔ)水筒體6、絕緣層5、感應(yīng)線圈4，余同實(shí)施例1。如圖5所示為本發(fā)明第五實(shí)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(shè)置于熱水器儲(chǔ)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(chǔ)水筒體6、絕緣層5、感應(yīng)線圈4，余同實(shí)施例
Io 本發(fā)明中所述導(dǎo)熱層除熱水器儲(chǔ)水筒體6之外，也可以是外加或內(nèi)嵌于熱水器儲(chǔ)水筒體6的導(dǎo)熱裝置，以便作為次級(jí)線圈切割變化磁場(chǎng)產(chǎn)生熱量，傳遞給熱水器儲(chǔ)水筒體6 內(nèi)的水以進(jìn)行加熱。 綜上所述僅為發(fā)明的實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.光伏電磁感應(yīng)熱水器，包括光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、設(shè)有能量輸入裝置的熱水器儲(chǔ)水筒體，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過能量輸入裝置和熱水器儲(chǔ)水筒體相連接，其特征在于，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)為由多個(gè)太陽能硅電池模塊組成的列陣，能量輸入裝置包括鐵磁性金屬材料制成的導(dǎo)熱層、絕緣層、感應(yīng)線圈和控制系統(tǒng)，該導(dǎo)熱層一側(cè)同儲(chǔ)水筒體內(nèi)的水相接觸，另一側(cè)連接絕緣層、 感應(yīng)線圈和控制系統(tǒng)，絕緣層設(shè)置于導(dǎo)熱層和感應(yīng)線圈之間，控制系統(tǒng)分別和光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、感應(yīng)線圈連接，為感應(yīng)線圈提供交變磁場(chǎng)所需電能。
2.如權(quán)利要求1所述的光伏電磁感應(yīng)熱水器，其特征在于，所述導(dǎo)熱層為熱水器儲(chǔ)水筒體。
3.如權(quán)利要求1所述的光伏電磁感應(yīng)熱水器，其特征在于，所述能量輸入裝置設(shè)置于熱水器儲(chǔ)水筒體側(cè)面或底部。
4.如權(quán)利要求1所述的光伏電磁感應(yīng)熱水器，其特征在于，所述控制系統(tǒng)可切換一外接電源。
5.如權(quán)利要求1所述的光伏電磁感應(yīng)熱水器，其特征在于，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(quán)利要求1所述的光伏電磁感應(yīng)熱水器，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括一功率器件IGBT。
7.如權(quán)利要求6所述的光伏電磁感應(yīng)熱水器，其特征在于，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(chǔ)水筒體，冷卻水管位于熱水器儲(chǔ)水筒體外側(cè)部分和控制系統(tǒng)上的IGBT接觸。
8.如權(quán)利要求1或2所述的光伏電磁感應(yīng)熱水器，其特征在于，所述導(dǎo)熱層與絕緣層及感應(yīng)線圈的連接面，其形狀為曲面、平面或球面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光伏電磁感應(yīng)熱水器，該熱水器包括光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、設(shè)有能量輸入裝置的熱水器儲(chǔ)水筒體，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過能量輸入裝置和熱水器儲(chǔ)水筒體相連接，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)為由多個(gè)太陽能硅電池模塊組成的列陣，能量輸入裝置包括鐵磁性金屬材料制成的導(dǎo)熱層、絕緣層、感應(yīng)線圈和控制系統(tǒng)，該導(dǎo)熱層一側(cè)同儲(chǔ)水筒體內(nèi)的水相接觸，另一側(cè)連接絕緣層、感應(yīng)線圈和控制系統(tǒng)，絕緣層設(shè)置于導(dǎo)熱層和感應(yīng)線圈之間，控制系統(tǒng)分別和光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、感應(yīng)線圈連接，為感應(yīng)線圈提供交變磁場(chǎng)所需電能。本發(fā)明的有益效果在于，用光伏電磁感應(yīng)加熱取代現(xiàn)有的加熱手段，并在感應(yīng)線圈和導(dǎo)熱層之間設(shè)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(hào)F24H1/18GK102538179SQ201210006259
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者伽略特·斯蒂芬·威廉, 樊永華 申請(qǐng)人:伽略特·斯蒂芬·威廉, 樊永華