太阳能热水器防冻智控装置

1.一种太阳能热水器防冻智控装置，其特征在于：这种装置是由信号采集器(1)、智能控制器(6)和电动控制阀(8)组成，其中：信号采集器(1)有一个管状外壳(2)，外壳(2)两端分别设有与上下水管(19)相接的接合部，外壳(2)里面设有温度传感器(3)和水体传感器，温度传感器(3)和水体传感器分别通过导线与智能控制器(6)相接，智能控制器(6)是一个单片机，智能控制器(6)与电动控制阀(8)相联系，电动控制阀(8)有一个三通管(9)，三通管(9)分别设有与自来水管(23)相接的进水口(14)、与上下水管(19)相接的上水口(15)，另有一个排水口(16)，进水口(14)、上水口(15)和排水口(16)的汇合处设有阀门(18)，阀门(18)至少设有关闭排水口(16)或关闭进水口(14)两个工作位置，且由智能控制器(6)控制的电机(10)带动，阀门(18)是由阀门轴(17)及其所带动的部分球状阀块组成，三通管(9)中至少有两个管的内端面与球状阀块表面为密闭配合，或者阀门(18)由一个密闭环(26)和一个部分圆柱状的密封阀片(27)组成，密封阀片(27)通过阀门轴(17)铰接在三通管(9)内。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水器防冻智控装置，其特征在于：所说的水体传感器是一个有两个电极的电路构成的水位探测器(5)。
3.根据权利要求1所述的太阳能热水器防冻智控装置，其特征在于：所说的水体传感器是水流感知器(4)。
4.根据权利要求3所述的太阳能热水器防冻智控装置，其特征在于：所说的水流感知器(4)是一个叶轮传感器(11)。
5.根据权利要求3所述的太阳能热水器防冻智控装置，其特征在于：所说的水流感知器(4)是一种电磁流量传感器(28)。
6.根据权利要求1所述的太阳能热水器防冻智控装置，其特征在于：所说的水体传感器是由水流感知器(4)和水位探测器(5)组成。

太阳能热水器防冻智控装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种机电产品，即一种太阳能热水器防冻智控装置。\n背景技术\n[0002] 近年来，民用太阳能热水器迅速普及，对于节约能源，提高人民的生活水平，发挥了一定的作用。可是，在我国北方的寒冷季节，太阳能热水器的上下水管容易出现冰冻。为了解决这个问题，人们采取了多种方法。其中常用的方法有两种：一是安装专用排空阀，上水后排空上下水管。二是在上下水管外面包覆电热毯，在管内结冰时可以加热溶化。前一种方法需要人工操作，而且操作难度较高，多因操作不当而结冰。后一方法虽然可以解决问题，但需要消耗一定的电能，而且容易造成火灾。因此，尽管寒冷季节更需要热水，但大多用户还是要把太阳能热水器放水停用。此外，在太阳能热水器运行过程中，用户每次用水时都要先放出管内凉水，费时费水。所有这些问题，都制约了太阳能热水器的使用和推广。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是提供一种不用电热毯，不用人工操作，即可根据太阳能热水器上下水管内的情况自动进行上下水管的排空作业，在寒冷季节避免上下水管冰冻，保证太阳能热水器正常使用的防冻智能控制装置。\n[0004] 上述目的是由以下技术方案实现的：研制一种太阳能热水器防冻智控装置，其特点是：这种装置是由信号采集器、智能控制器和电动控制阀组成，其中：信号采集器有一个管状外壳，外壳两端分别设有与上下水管相接的接合部，外壳里面设有温度传感器和水体传感器，温度传感器和水体传感器分别通过导线与智能控制器相接，智能控制器与电动控制阀相联系。\n[0005] 所说的水体传感器是有两个电极构成的水位探测器。\n[0006] 所说的水体传感器是水流感知器。\n[0007] 所说的水流感知器是一种叶轮传感器。\n[0008] 所说的水流感知器是一种电磁流量传感器。\n[0009] 所说的水体传感器是由水流感知器和水位探测器组成。\n[0010] 所说的水位探测器是有两个电极的探测电路。\n[0011] 所说的水流感知器是一个叶轮传感器。\n[0012] 所说的水流感知器是一种动磁传感器。\n[0013] 所说的智能控制器是一个单片机。\n[0014] 所说的电动控制阀有一个三通管，三通管分别设有与自来水管相接的进水口、与上下水管相接的上水口，另有一个排水口，三个口汇合处设有阀门，阀门至少设有关闭排水口或关闭进水口两个工作位置，且由智能控制器控制的电机带动。\n[0015] 所说的阀门是由阀门轴带动的部分球状阀块，三通管中至少有两个管的内端面与球状阀块表面为密闭配合。\n[0016] 所说的阀门是由一个密封环和一个部分圆柱状密封阀片组成，其中，密封阀片通过阀门轴铰接在三通管内。\n[0017] 本发明的有益效果是：上下水管上的信号采集器，能把水管内的充水情况、水流情况和温度数据传输到单片机智能控制器，再由智能控制器根据数据处理结果发出相应指令，通过电机控制阀门进行上水或排空的动作，从而在保证正常上下水作业的同时，适时排空上下水管，避免水管结冰现象的发生。上下水管排空后，用户用水时直接排出水箱的热水，避免了先排冷水的现象，取得了意想不到的效果，从而为北方冬季太阳能热水器的防冻和使用提供了条件。\n附图说明\n[0018] 图1是第一种实施例的主视图；\n[0019] 图2是第一种实施例的部件叶轮传感器的主视图；\n[0020] 图3是第一种实施例的部件叶轮传感器的左视图；\n[0021] 图4是第一种实施例的部件电动控制阀的主视图；\n[0022] 图5是第一种实施例的部件电动控制阀的俯视图；\n[0023] 图6是第一种实施例的部件电动控制阀的一种工作状态剖视图；\n[0024] 图7是第一种实施例的部件电动控制阀的另一种工作状态剖视图；\n[0025] 图8是第一种实施例的工作状态示意图；\n[0026] 图9是第二种实施例的部件电动控制阀的剖视图；\n[0027] 图10是第二种实施例的部件电动控制阀的剖视图；\n[0028] 图11是第三种实施例的主视图；\n[0029] 图12是第四种实施例的主视图；\n[0030] 图13是第五种实施例的主视图。\n[0031] 图中可见：信号采集器1，外壳2，温度传感器3，水流感知器4，水位探测器5，智能控制器6，传输线7，电动控制阀8，三通管9，电机10，叶轮传感器11，叶轮轴12，叶片13，进水口14，上水口15，排水口16，阀门轴17，阀门18，上下水管19，水箱20，集热管21，屋顶\n22，自来水管23，排水龙头24，用水龙头25，密闭环26，密封阀片27，电磁流量传感器28。\n具体实施方式\n[0032] 本发明总的构思是：在上下水管的中部安装水体传感器和温度传感器，下端安装电动控制阀，之间接有单片机智能控制器。水体传感器和温度传感器采集上下水管中有水、无水以及温度数据，再由单片机按设定程序控制电动控制阀的开关位置，当上下水管内有水且低于设定温度时进行排空，从而防止水管冰冻。下面结合附图介绍五种实施例：\n[0033] 第一种实施例：如图1所示，这种装置是由信号采集器1、智能控制器6和电动控制阀8组成。其中，信号采集器1有一个管状外壳2，外壳里面设有温度传感器3和水体传感器。水体传感器由水流感知器4和水位探测器5所构成。水流感知器4的方式可有多种，本例采用的是一个由叶轮轴12和多个叶片13构成的叶轮传感器11，当管内有水流动的时候，叶轮随之转动，形成信号送往智能控制器6。这里的水位探测器5是一个未闭合电路，在水管内伸出电路的两个电极。当管路内有水时，电路接通，无水时电路断开，形成管中有水没水的信号发往智能控制器6。智能控制器6通过导线联系电动控制阀8的电机10。智能控制器6是一个单片机，可按照事先设定的程序对采集的数据进行分析处理，并控制电动控制阀8的动作。结合图4、5、6、7可见，电动控制阀8是由三通管9和电机10组成。三通管9分别设有与自来水管相接的进水口14、与上下水管相接的上水口15，另有一个排水口\n16。进水口14、上水口15和排水口16的汇合处设有阀门18，阀门18由电机10带动，至少设有关闭排水口16或关闭进水口14两个工作位置。显然，能实现这种功能的阀门也是多种多样的，本例采用的是由阀门轴17和部分球状的阀块所构成的阀门18，三通管9中至少有两个管的内端，也就是进水口14、排水口16的内端面与球状阀块的外表面为密闭配合的装配关系。叶轮传感器11可以是一种流量计，形式很多，例如叶轮轴转切割磁场形成电流信号的形式等，因均属于现有技术，故不详述。\n[0034] 图8表示了这种装置的工作状态。图中可见：屋顶22上面装有由水箱20、集热管\n21等构成的太阳能热水器，水箱20一侧接有上下水管19，上下水管19穿过屋顶22进入室内，下部接有用水龙头25，下端接自来水管23。所说的信号采集器1管状外壳两端的外螺纹通过连接件接在室外上下水管19上。采集器的导线接智能控制器6，智能控制器6可装在室内外均可。智能控制器6的传输线向下接到电动控制阀8的电机10上。当然，上述装置也要在电源的支持下进行工作，而且智能控制器6或电机10之间也可以采用无线遥控的方式。上下水管19下端接三通管9的上水口15，三通管9的进水口14接自来水管23，三通管9的排水口16接排水龙头24。其工作过程是：当智能控制器6接收到信号采集器1发出的三个数据后，按以下几种情况分别发出不同的指令。\n[0035] 排空指令：管内有水但不流动，温度达到下限值，一般设定为-5℃，立即向电动控制阀8发出指令，电机10启动，带动阀门18关闭进水管14，使上水口15和排水管16连通，并在太阳能热水器上下水管上端的排空阀的配合下，关闭水箱的进出水口，使上下水管上端进入空气，管内的水即可从排水口16流出而实现了管路排空，使管内无水而不能结冰。\n[0036] 暂不排空指令：管内有水，但水是流动的，说明正在上水或下水。这种情况，不论温度是低还是高，都不用排空。因为下水温度高，不能冻冰。上水温度低，可能低于下限值-5℃，但水在流动中，短时间内不能结冰，当上水过后，水管内的水不动了，再发出排空指令。在下水时水温虽然很高，但放水完毕后，水管中的存水逐渐冷却也会达到下限值，也会发出排空指令。可见，有了这套装置，在北方寒冷季节，太阳能热水器也能正常工作，而不会出现结冰现象。特别是进行排空之后，再用水时，打开开关热水直接从水箱流出，不用先放凉水。在温暖季节可把温度下限值调到水温，上水后也可以发出排空指令，用水时也就没有先放冷水的问题了。\n[0037] 第二种实施例：图9、10表示了另一种电动控制阀。其三通管9也设有进水口14、上水口15和排水口16，里面的阀门18却是由一个密闭环26和一个半圆柱状的密封阀片\n27所组成。显然，三通管9的内部应开有一个圆柱状的空槽，把密闭环26放在槽内，再把阀门轴17连同密封阀片27装入，然后关闭槽盖。密封阀片27的两端面和密闭环26及槽盖形成端面密封，而密封阀片27的半圆柱表面的平面则可以封堵进水口14或排水口16。本例说明，阀门的构造可以是多种多样的，凡能起到相同作用的都应属于等同的技术方案。\n[0038] 第三种实施例：如图11所示，这里的信号采集器1里面的水流感知器4是一种电磁流量传感器28。其形式也有多种，例如有相互吸引的两片磁片构成磁场，当水流动的时候，水流切割磁场而产生电流，从而形成电流信号输送给智能控制器6。本例说明，水流感知器4的方式也可以是多种多样的，都应属于等同的技术方案。\n[0039] 第四种实施例：如图12所示，这里的信号采集器1里面有温度传感器3和水体传感器，而水体传感器只有水流感知器4一种部件，没有水位探测器5。这种结构的特点是：\n在有水流动时可不排空。在没有流动信号时，如果管内温度低于设定值，就会始终处于排空状态，但也是可以工作的。\n[0040] 第五种实施例：如图13所示，这里的信号采集器1里面有温度传感器3和水体传感器，而水体传感器只有水位传感器5，没有水流感知器4。其不足是：在上水温度低于设定值时，会误发排空指令。但在一般情况下，水温都高于结冰点，所以这种结构在大多数情况下也是可以工作的。