专利名称：光伏电磁感应热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热水器，尤其是一种光伏电磁感应热水器。
背景技术：
热水能源占家庭能源消耗的25-35%，现有的热水器有四类一类是城市电供电， 利用电加热管加热，所谓电加热管是一种电阻丝外加绝缘层和不锈钢套管的电热器件，当发生电加热管破裂时，易出现人员触电事故。另一类是太阳能玻璃真空管热水器，利用真空管获取太阳辐射能，用自流或循环泵驱动热水至水箱保温，配以电加热管辅助加热，其中一款是真空管和水箱一体式，布置于屋顶，其缺点是热量损失大，尤其在冬天需要用电加热保温，防止结冰，还有一款是承压分体式，用循环泵驱动热水至地面的水箱保温，除了循环泵额外消耗电能以外，热水全天在管路中循环，大量热能在流动中损失。第三类是平板式热水器，其原理是在一方箱内布置表面发黑的金属管，方箱上面覆盖玻璃，吸收太阳辐射加热水，并用循环泵驱动热水保温至地面的水箱，其缺点和上述太阳能玻璃真空管承压分体式热水器相同，且经常漏水。还有一类是热泵热水器，用类似于空调压缩机，利用热泵原理制热，其不足之处只能加热水温至60度，达不到卫生所要求的杀菌温度70度以上，且在寒冷地区由于室外机结霜而无法使用。
发明内容
为弥补上述现有技术中所提到的缺点安全性低、热量损失、达不到卫生要求等， 本发明提供了一种光伏电磁感应热水器。具体技术方案如下光伏电磁感应热水器，包括光电转换系统、设有能量输入装置的热水器储水筒体， 光电转换系统通过能量输入装置和热水器储水筒体相连接，光电转换系统为由多个太阳能硅电池模块组成的列阵，能量输入装置包括铁磁性金属材料制成的导热层、绝缘层、感应线圈和控制系统，该导热层一侧同储水筒体内的水相接触，另一侧连接绝缘层、感应线圈和控制系统，绝缘层设置于导热层和感应线圈之间，控制系统分别和光电转换系统、感应线圈连接，为感应线圈提供交变磁场所需电能。进一步，所述导热层为热水器储水筒体。进一步，所述能量输入装置设置于热水器储水筒体侧面或底部。进一步，所述控制系统可切换一外接电源。进一步，所述外接电源为城市电所供50赫兹或60赫兹交流电。进一步，所述控制系统包括一功率器件IGBT。进一步，所述能量输入装置包括一冷却水管，冷却水管两端接入热水器储水筒体， 冷却水管位于热水器储水筒体外侧部分和控制系统上的IGBT接触。进一步，所述导热层与绝缘层及感应线圈的连接面，其形状为曲面、平面或球面。本发明的有益效果在于用光伏电磁感应加热取代现有的电加热、太阳能玻璃真空管、平板式热水器和热泵加热，提高安全性、减少热量损失，能使水温加热至卫生要求的 70度以上。且本发明进一步在光伏电磁感应热水器储水筒体6和感应线圈4间设置一绝缘层5，防止感应线圈4绝缘层意外破损后高电压接触到热水器储水筒体6、乃至水，保证人身安全。除此以外，光伏电磁感应热水器还设置了一冷却水管2，该冷却水管2利用热水器储水筒体6低端冷水以冷却控制系统3上的器件IGBT，既保证IGBT的工作温度，又回收IGBT 的热量，提高了热能效率。
图1为本发明第一实施例的示意图，包括总布置图10、前视放大图11、爆炸放大图 12及右视放大图13。图2为本发明第二实施例的示意图，前视放大图21、爆炸放大图22及右视放大图 23。图3为本发明第三实施例的示意图，前视放大图31、爆炸放大图32及右视放大图 33。图4为本发明第四实施例的示意图，包括总布置图40、前视放大图41、爆炸放大图 42。图5为本发明第五实施例的示意图，包括前视放大图51、爆炸放大图52。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示为本发明第一实施例的示意图，图10为光伏电磁感应热水器的总布置图，该光伏电磁感应热水器包括光电转换系统1、外接电源7和安装有能量输入装置的导热层，本实施例中导热层即为热水器储水筒体6。光电转换系统1可为由多个太阳能硅电池模块组成的列阵，设置于屋顶或阳光可照射到的地方，将太阳能转化为所需电能，并输出直流电，本实施例中光电转换系统1输出电压为DC 319V士 10%，或者DC 159V士 10%。光伏电磁感应热水器包括进出水管、温度控制等现有热水器所需的常用部件(图中未标识)。 光伏电磁感应热水器通过能量输入装置和光电转换系统1及外接电源7可切换连接，以获取水加热时所需电能。本实施例所述外接电源可以是城市电7所供电源，即，50赫兹或60 赫兹的交流电，经整流后的电压与前述本实施例所述光电转换系统1输出的直流电电压相当，但不以此为限。多数气候条件下，光电转换系统1产生电能以满足家庭热水需要，而在连续阴雨天时，则切换城市电辅助加热。本发明采用的光电转换系统1可以进行较长距离的低损耗电力输送，譬如100米不会有损耗，而背景技术中提到的太阳能玻璃真空管热水器用循环泵将水输送至水箱保温，热量损失很大。如图11、12、13所示，为前述能量输入装置的具体结构，该结构包括一曲面的热水器储水筒体6、绝缘层5、感应线圈4和控制系统3。控制系统3包括一可切换外接电源7的输入端和功率器件IGBT，感应线圈4作为初级线圈产生交变磁场，热水器储水筒体6作为次级线圈，交变磁场在热水器储水筒体6内部以涡电流和磁滞方式转化成热能并传递给水。 而绝缘层5设置于感应线圈4和热水器储水筒体6之间，用于阻隔感应线圈4和热水器储水筒体6，保证感应线圈4绝缘层意外破损后高电压不会接触到热水器储水筒体6，乃至水，确保人身安全。而前述光电转换系统1所提供的直流电对于IGBT的工况也十分有利。该光伏电磁感应热水器还进一步设置了一冷却水管2，以引出热水器储水筒体6 底部较低温度水，用以冷却IGBT，该冷却水管2两端分别穿入热水器储水筒体6内用以引导冷却水，并配有适当的密封装置，冷却水管2位于热水器储水筒体6外侧部分则和IGBT接触，IGBT的许用工作温度为175度，理想温度在80度以下，热水器上部水温通常在70度、底部水温则较低，该冷却水管利用流体力学原理使水自循环，无需另添设备，可回收热能5%， 这一设计能使IGBT处于较佳工作状态。前述能量输入装置中各部件，即热水器储水筒体6、绝缘层5、感应线圈4、控制系统3和冷却水管2，依次由内至外设置。热水器储水筒体6和绝缘层5连接面即为所述热水器储水筒体6与绝缘层5贴合接触的一部分外壁曲面，其余感应线圈4也为同为曲面，以同贴合于热水器储水筒体6上的绝缘层5进一步紧密贴接。前述能量输入装置外部设有一罩壳(图中未标识)，罩壳的设计满足国际电工协会防水，安全和电磁干扰等要求。如图2所示为本发明第二实施例的示意图，能量输入装置如图21、22、23所示，21、 22和23分别为前视放大图、爆炸放大图及右视放大图。该实施例在热水器储水筒体6下端的外壁上沿径向设有一向内的柱型凹槽，该柱型凹槽底面，即同绝缘层5的连接面，为一平面，可以贴接平面的绝缘层5和感应线圈4，余同实施例1。如图3所示为本发明第三实施例的示意图，能量输入装置如图31、32、33所示，31、 32和33分别为前视放大图、爆炸放大图及右视放大图。该实施例在热水器储水筒体6下端的外壁上沿径向设有一向外的柱型突起，该柱形端面，即同绝缘层5的连接面，为一平面，可以贴接平面的绝缘层5和感应线圈4，余同实施例1。如图4所示为本发明第四实施例的示意图，图40为光伏电磁感应热水器的总布置图，能量输入装置如图41、42所示，41、42分别为前视放大图和爆炸放大图。能量输入装置设置于热水器储水筒体6的底部，该装置包括一同绝缘层5的连接面为球面的热水器储水筒体6、绝缘层5、感应线圈4，余同实施例1。如图5所示为本发明第五实施例的示意图，能量输入装置如图51、52所示，51、52 分别为前视放大图和爆炸放大图。能量输入装置设置于热水器储水筒体6的底部，该装置包括一同绝缘层5的连接面为平面的热水器储水筒体6、绝缘层5、感应线圈4，余同实施例
Io 本发明中所述导热层除热水器储水筒体6之外，也可以是外加或内嵌于热水器储水筒体6的导热装置，以便作为次级线圈切割变化磁场产生热量，传递给热水器储水筒体6 内的水以进行加热。 综上所述仅为发明的实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
权利要求
1.光伏电磁感应热水器，包括光电转换系统、设有能量输入装置的热水器储水筒体，光电转换系统通过能量输入装置和热水器储水筒体相连接，其特征在于，光电转换系统为由多个太阳能硅电池模块组成的列阵，能量输入装置包括铁磁性金属材料制成的导热层、绝缘层、感应线圈和控制系统，该导热层一侧同储水筒体内的水相接触，另一侧连接绝缘层、 感应线圈和控制系统，绝缘层设置于导热层和感应线圈之间，控制系统分别和光电转换系统、感应线圈连接，为感应线圈提供交变磁场所需电能。
2.如权利要求1所述的光伏电磁感应热水器，其特征在于，所述导热层为热水器储水筒体。
3.如权利要求1所述的光伏电磁感应热水器，其特征在于，所述能量输入装置设置于热水器储水筒体侧面或底部。
4.如权利要求1所述的光伏电磁感应热水器，其特征在于，所述控制系统可切换一外接电源。
5.如权利要求1所述的光伏电磁感应热水器，其特征在于，所述外接电源为城市电所供50赫兹或60赫兹交流电。
6.如权利要求1所述的光伏电磁感应热水器，其特征在于，所述控制系统包括一功率器件IGBT。
7.如权利要求6所述的光伏电磁感应热水器，其特征在于，所述能量输入装置包括一冷却水管，冷却水管两端接入热水器储水筒体，冷却水管位于热水器储水筒体外侧部分和控制系统上的IGBT接触。
8.如权利要求1或2所述的光伏电磁感应热水器，其特征在于，所述导热层与绝缘层及感应线圈的连接面，其形状为曲面、平面或球面。
全文摘要
本发明涉及一种光伏电磁感应热水器，该热水器包括光电转换系统、设有能量输入装置的热水器储水筒体，光电转换系统通过能量输入装置和热水器储水筒体相连接，光电转换系统为由多个太阳能硅电池模块组成的列阵，能量输入装置包括铁磁性金属材料制成的导热层、绝缘层、感应线圈和控制系统，该导热层一侧同储水筒体内的水相接触，另一侧连接绝缘层、感应线圈和控制系统，绝缘层设置于导热层和感应线圈之间，控制系统分别和光电转换系统、感应线圈连接，为感应线圈提供交变磁场所需电能。本发明的有益效果在于，用光伏电磁感应加热取代现有的加热手段，并在感应线圈和导热层之间设置绝缘层，避免了漏电可能、减少热量损失，使热水器更为高效、安全。
文档编号F24H1/18GK102538179SQ201210006259
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者伽略特·斯蒂芬·威廉, 樊永华 申请人:伽略特·斯蒂芬·威廉, 樊永华