[实用新型]自动跟踪式太阳能热水器

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能热水器，具体说是一种自动跟踪式太阳能热水器。

背景技术

目前民用的太阳能热水器都是固定安装在屋顶，每天的早晨或傍晚时分，阳光到热水器集热管的入射角接近零度，此时集热管转换热能的效率非常低，每天需要等到上午10以后才会有较好的太阳能利用率。这样不仅浪费了太阳能，也没有使太阳能热水器更好的发挥其节能的作用。虽然目前已有一些太阳能的自动跟踪装置，但是目前来看其设备和技术都过于复杂，不适合推广。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够自动保持最大日照强度的自动跟踪式太阳能热水器。

所述自动跟踪式太阳能热水器包括水箱、支架、集热管、进出水管，其特征是：支架和集热管固定安装在可以绕转轴转动的底盘上，底盘内装有一个四相步进电机，步进电机的转子安装在轴承上。转轴与底盘上盖一体，可带动底盘转动。

所述步进电机的转子有四对磁极，定子有三对磁极。步进电机由脉冲分配器和定时器控制。

本实用新型结构简单，设计巧妙合理，可以使太阳能热水器大幅提高太阳能利用率。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图，

图2是步进电机磁极排列示意图，

图3为步进电机控制框图。

图中：1-集热管，2-水箱，3-支架，4-底盘，5-水封装置，6-转轴，7-进出水管上段，8-进出水管下段，9-转子，10-定子，11-屋顶，12-轴承，13-稳定电源，14-定时器，15-脉冲分配器，16-步进电机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明：如图1中所示自动跟踪式太阳能热水器，包括水箱、支架、集热管、进出水管，其特征是：支架3和集热管1固定安装在可以绕转轴6转动的底盘4上，底盘4内装有一个四相步进电机，步进电机的转子9安装在轴承12上，定子10有三对磁极，相对屋顶11静止。

在图2中可见，所述步进电机的转子9有四对磁极，定子10有三对磁极。

图3是步进电机的控制框图，步进电机16由脉冲分配器15和定时器14控制。控制电路由稳定电源13供电，定时器14每一个小时输出一个脉冲到脉冲分配器15，脉冲分配器15的输出状态发生一次改变。脉冲分配器在电子器材商店很容易见到，脉冲分配器甚至可以由很廉价的74系列移位寄存器芯片方便的制作出来。

再来看图2中四相步进电机在太阳能热水器上的工作原理，转子9连带着底盘4一起转动，四对转子9磁极假设命名为PP’、QQ’、RR’、SS’，如图所示，相邻两个磁极的轴线相距45度，定子10有三对磁极，假设为AA’、BB’、CC’，相邻两个定子磁极的轴线夹角为60度。每隔一个小时，脉冲分配器15给定子10改变一次通电状态，三对磁极依次轮流得电，AA’得电时，AA’产生磁场，转子9的PP’与AA’相对，之后停止送电，一小时后BB’得电，最近的一对磁极QQ’与之相对，转子9顺时针转动了15度，之后停止送电，一小时后，CC’得电，RR’与之相对，又顺时针转动了15度。依此，一天24小时正好顺时针转动360度，即正好转动一周。为了节约电力资源，脉冲分配器15每隔一小时送电一次，仅需持续半分钟，以使转子9带动支架3和集热管1转动15度，这样一昼夜累计只需通电12分钟。

调整集热管1的方向，使其法线方向在半点时对准太阳，每到整点时支架3转动15度，然后停止，等待太阳顺时针转到半点时，又会对准集热管1。因此整点时是集热管1法线方向与太阳夹角最大的时候，此时仅有7.5度。

由于进出水管的上口必须与不断旋转着的水箱2相接，而水管下口又必须固定的接着室内出水管，为了避免热水器的进出水管被拧，在热水管的底盘4中心装有一个水封装置5，水封装置5作为固定水管和旋转水管之间的连接件，将水管分为进出水管上段7和进出水管下段8，可以保证进出的水贯通而不泄漏。水封装置5在市场上很容易见到。

这样，不需要很复杂的控制过程，太阳能热水器也可以自动跟踪太阳采集热能了，可以显著提高太阳能热水器的热效率。