專利名稱：太陽能熱水器的發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫差發(fā)電太陽能熱水器，尤其指一種太陽能熱水器的發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
太陽能熱水器社會擁有量很多，但每家日常使用太陽能熱水器的次數(shù)和總時(shí)間相對于閑置時(shí)間而言很少，每周的使用次數(shù)也就是1-2次左右，常年絕大多數(shù)時(shí)間熱水器閑置，使太陽能熱水器里面的熱水的熱能白白損失了。申請?zhí)枮?01110039352. 4的中國專利申請，雖然提出了解決上述問題的幾種技術(shù)方案，但是溫差發(fā)電電能的利用率有待進(jìn)一步提高。這是因?yàn)樘柲軣崴鲀?nèi)部熱水的溫度變化較大(與陽光、室外氣溫、用熱水情況等因素有關(guān))，相應(yīng)的熱水與外界環(huán)境的溫差變化也大，這就導(dǎo)致溫差發(fā)電材料的溫差發(fā)電電壓也變化大，有時(shí)可達(dá)到相差一倍以上，這就導(dǎo)致它給可充電電池充電的工況變化大，當(dāng)熱水與外界環(huán)境的溫差很大時(shí)，溫差發(fā)電電壓會過高，使溫差發(fā)電電能在溫差發(fā)電材料內(nèi)阻上的損耗增加，不利于溫差發(fā)電的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在溫差發(fā)電太陽能熱水器原有電路基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出溫差發(fā)電電能利用率更高的太陽能熱水器的發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包含溫差發(fā)電太陽能熱水器，溫差發(fā)電材料分成發(fā)電片數(shù)量相同的左發(fā)電片組(L)和右發(fā)電片組(R)，左發(fā)電片組(L)的正極接轉(zhuǎn)換器⑷的下路中心接點(diǎn)，負(fù)極接轉(zhuǎn)換器(K)的上路左接點(diǎn)和可充電電池(E)的負(fù)極；右發(fā)電片組(R) 的負(fù)極接轉(zhuǎn)換器(K)的下路右接點(diǎn)以及上路的中心接點(diǎn)，正極接轉(zhuǎn)換器(K)的下路左接點(diǎn)和二極管(D)的正極，二極管(D)的負(fù)極接可充電電池(E)的正極。為了實(shí)現(xiàn)自動控制，轉(zhuǎn)換器⑷為電子控制電路的繼電器的開關(guān)。電子控制電路由電壓比較器(BJ)、功率輸出電路和繼電器連接而成。電壓比較器(BJ)的輸出端接功率輸出電路的輸入端，功率輸出電路的輸出端接繼電器線圈(J)。由于本發(fā)明把溫差發(fā)電材料分成發(fā)電片數(shù)量相同的左發(fā)電片組(L)和右發(fā)電片組(R)，左發(fā)電片組(L)的正極接轉(zhuǎn)換器(K)的下路中心接點(diǎn)，負(fù)極接轉(zhuǎn)換器(K)的上路左接點(diǎn)和可充電電池(E)的負(fù)極，右發(fā)電片組(R)的負(fù)極接轉(zhuǎn)換器(K)的下路右接點(diǎn)以及上路的中心接點(diǎn)，正極接轉(zhuǎn)換器(K)的下路左接點(diǎn)和二極管(D)的正極，二極管(D)的負(fù)極接可充電電池(E)的正極。用戶可根據(jù)電流表(A)顯示的充電電流大小，嘗試改變轉(zhuǎn)換器 (K)的左右連接狀態(tài)使之達(dá)到最佳充電狀態(tài)。這就使得當(dāng)在熱水器內(nèi)的熱水溫度不高(此時(shí)每個溫差發(fā)電片發(fā)出電壓較低)時(shí)，轉(zhuǎn)換器⑷撥向右側(cè)，此時(shí)左發(fā)電片組(L)與右發(fā)電片組(R)正串聯(lián)，輸出電壓是相加的，為輸出電壓最高的連接狀態(tài)；當(dāng)熱水器內(nèi)的熱水溫度高(導(dǎo)致每個溫差發(fā)電片發(fā)出電壓也高)時(shí)，轉(zhuǎn)換器(K)撥向左側(cè)，此時(shí)左發(fā)電片組(L)與右發(fā)電片組(R)為正向并聯(lián)輸出，電壓是單個發(fā)電片組的輸出值，使過高的輸出電壓降低，但此時(shí)輸出電流是單個的兩倍，提高了給可充電電池充電的速度和效率。電子控制電路的增設(shè)，可使轉(zhuǎn)換器(K)的狀態(tài)自動隨著溫差發(fā)電材料發(fā)出電壓的高低而變化，進(jìn)一步提高了給可充電電池充電的速度和效率?？梢姳景l(fā)明提高了太陽能熱水器溫差發(fā)電的效率。


圖1是本發(fā)明的第一個實(shí)施例電路圖；圖2是本發(fā)明的第二個實(shí)施例電路具體實(shí)施例方式為了簡化敘述，在本實(shí)施例的圖1、圖2中，只將溫差發(fā)電太陽能熱水器的可充電電池E、二極管D、溫差發(fā)電材料畫出，并把溫差發(fā)電片畫成電池符號。溫差發(fā)電太陽能熱水器的其余電路和結(jié)構(gòu)圖省略(相關(guān)結(jié)構(gòu)原理可參見申請?zhí)枮?01110039352. 4的中國專利申請)°在圖1中，左發(fā)電片組L和右發(fā)電片組R構(gòu)成太陽能熱水器的溫差發(fā)電材料。其中左發(fā)電片組L和右發(fā)電片組R都是由多個同型號的溫差發(fā)電片(可用同型號的半導(dǎo)體制冷片)正串聯(lián)構(gòu)成，且左發(fā)電片組L和右發(fā)電片組R的溫差發(fā)電片個數(shù)相等，因而在同樣溫差條件下，兩者發(fā)電電壓基本相等。轉(zhuǎn)換器K為雙刀雙擲開關(guān)。左發(fā)電片組L的正極接轉(zhuǎn)換器K的下路中心接點(diǎn)，負(fù)極接轉(zhuǎn)換器K的上路左接點(diǎn)和經(jīng)過電流表A接可充電電池E的負(fù)極；右發(fā)電片組R的負(fù)極接轉(zhuǎn)換器K的下路右接點(diǎn)以及上路的中心接點(diǎn)，正極接轉(zhuǎn)換器K的下路左接點(diǎn)和二極管D的正極，二極管D的負(fù)極接可充電電池E的正極。電流表A用于監(jiān)測負(fù)載開路時(shí)充電電流大小，它也可串聯(lián)在溫差發(fā)電材料和可充電電池E的其他連線中。溫差發(fā)電輸出端X、Y對應(yīng)負(fù)、正極，接溫差發(fā)電太陽能熱水器電路的后續(xù)電路，后續(xù)電路可參見申請?zhí)枮?01110039352. 4的中國專利申請)。用戶可根據(jù)電流表A顯示的充電電流大小(或熱水器內(nèi)的水溫)，嘗試改變轉(zhuǎn)換器 K的左右連接狀態(tài)使之達(dá)到最佳充電狀態(tài)。當(dāng)某種原因(比如陰天、洗浴用熱水較多等)使溫差變低，溫差發(fā)電材料輸出電壓變低時(shí)，轉(zhuǎn)換器K撥向右側(cè)，此時(shí)左發(fā)電片組L和右發(fā)電片組R的電壓是正串聯(lián)，電壓相加為串聯(lián)輸出連接狀態(tài)，輸出溫差發(fā)電電壓提高；當(dāng)某種原因使溫差顯著提高，溫差發(fā)電材料輸出電壓顯著升高時(shí)，溫差發(fā)電電壓又可能太高，此時(shí)對可充電電池E充電時(shí)將有較多的電能消耗在溫差發(fā)電片的內(nèi)阻上，降低效率，此時(shí)轉(zhuǎn)換器K 要撥向左側(cè)，此時(shí)左發(fā)電片組L和右發(fā)電片組R的電壓是并聯(lián)輸出連接狀態(tài)，輸出溫差發(fā)電電壓是一個發(fā)電片組的輸出值而使過高的電壓降低，但此時(shí)輸出阻抗是原來的一半，因此可以快速給可充電電池E充電，提高了溫差發(fā)電效率。因?yàn)榘次锢韺W(xué)原理，電源對外輸出電功率最高的條件是電源的內(nèi)阻等于負(fù)載的電阻，而可充電電池E在充電時(shí)對外呈現(xiàn)的電阻較低，如果將溫差發(fā)電材料的總內(nèi)阻降低是有利于提高其對外放電輸出功率的。二極管 D起單向隔離作用，可確保只允許溫差發(fā)電材料給可充電電池E充電但不會使可充電電池E 反向給溫差發(fā)電材料放電。在圖2中，是在圖1的基礎(chǔ)上增加了帶有自動轉(zhuǎn)換功能的電子控制電路。轉(zhuǎn)換器 K改為電子控制電路的繼電器的觸點(diǎn)開關(guān)。電子控制電路由電壓比較器BJ、功率輸出電路和繼電器連接而成。三端穩(wěn)壓器IC的輸入端與可充電電池E并聯(lián)，輸出端與電壓比較器BJ的電源輸入端以及電阻R1A2串聯(lián)構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓的電壓取樣支路相并聯(lián)。電阻禮、&、1 3、 R4、&以及電壓比較電路W組成電壓比較器BJ，二極管A為保護(hù)二極管，用于抑制繼電器線圈J的自感電動勢，避免損壞其他元件。三極管1\、T2構(gòu)成復(fù)合三極管，與串聯(lián)在其基極上的限流電阻&構(gòu)成功率輸出電路(為了得到足夠的電流來驅(qū)動繼電器)。功率輸出電路的輸入端(即限流電阻&的左端)接在電壓比較器BJ的輸出端(即電壓比較電路W的輸出端)，這就可以大電流推動與其集電極相連接的繼電器線圈J使繼電器工作。繼電器線圈J 與二極管A并聯(lián)后，其下端接三極管I\、T2的集電極(即功率輸出電路的輸出端)，上端接可充電電池E的正極。三極管T2的發(fā)射極接地，基極接三極管T1的發(fā)射極。電阻&的滑動端接電壓比較電路W的反相輸入端_，調(diào)節(jié)電阻1 2，可改變進(jìn)入電壓比較電路W的反相輸入端-的參考電壓值。電阻R4、R3串聯(lián)后再并聯(lián)到左發(fā)電片組L上，構(gòu)成溫差發(fā)電電壓的取樣支路，可自動檢測溫差發(fā)電材料發(fā)出電壓的高低。電阻民的滑動端接電壓比較電路W的同相輸入端+，調(diào)節(jié)電阻R3，可改變進(jìn)入同相輸入端+的溫差發(fā)電電壓值。當(dāng)電壓比較電路W的同相輸入端+的電壓高于反相輸入端-的電壓時(shí)，電壓比較電路W 輸出高電壓(或稱高電平)，通過限流電阻&推動三極管1\、T2導(dǎo)通，使繼電器線圈J有電流而推動轉(zhuǎn)換器K的中心兩個接點(diǎn)接向左端，此時(shí)過程和效果如前所述；當(dāng)電壓比較電路W 的同相輸入端+的電壓低于反相輸入端-的電壓時(shí)，電壓比較器BJ輸出低電壓信號，復(fù)合三極管1\、T2截止，使繼電器線圈J無電流而使轉(zhuǎn)換器K的中心兩個接點(diǎn)復(fù)位接向右端，此時(shí)過程和效果也如前所述。電阻&、R3為電位器或微調(diào)電阻，可通過調(diào)節(jié)這兩個電阻，使只有當(dāng)溫差發(fā)電材料的總輸出電壓高到可以采用并聯(lián)輸出方式給可充電電池E充電時(shí)電壓比較電路W才輸出高電壓為宜，此時(shí)左發(fā)電片組L對應(yīng)的輸出電壓應(yīng)大于12V。繼電器線圈 J和轉(zhuǎn)換器K之間的點(diǎn)畫連線表示兩者聯(lián)動，且為同一繼電器上的不同部件，轉(zhuǎn)換器K的狀態(tài)被繼電器線圈J所控制。本實(shí)施例各元件參考值如下電阻隊(duì)、R2, R3> R4> R5> R6分別為5、10、15、5、3. 9、3千歐姆。三極管1\、T2可都用 C9013或T2用其他中功率低頻三極管。二極管DJb用1N4007。三端穩(wěn)壓器IC可用7809。 電壓比較電路W可用LM339。繼電器線圈J的額定電壓要用12伏的，繼電器要用帶兩組有四個觸點(diǎn)的，額定電流大于IA就行。左發(fā)電片組L和右發(fā)電片組R各自用16片半導(dǎo)體制冷片正向串聯(lián)構(gòu)成，半導(dǎo)體制冷片的型號為TEC1-12706?？沙潆婋姵谽用12V、大于12安時(shí)的蓄電池。電流表A用小于2安培的直流電流表。當(dāng)然，在本發(fā)明構(gòu)思的基礎(chǔ)上，還可以有其他一些變化，例如增加給可充電電池 E恒流充電的電路(但是該電路的加入，不利于溫差發(fā)電材料發(fā)出電能的利用率)，電子控制電路也可用其他類型的等等，但這些變化都沒有偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能熱水器的發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置，包含溫差發(fā)電太陽能熱水器，其特征是溫差發(fā)電材料分成發(fā)電片數(shù)量相同的左發(fā)電片組(L)和右發(fā)電片組(R)，左發(fā)電片組(L)的正極接轉(zhuǎn)換器(K)的下路中心接點(diǎn)，負(fù)極接轉(zhuǎn)換器(K)的上路左接點(diǎn)和可充電電池(E)的負(fù)極，右發(fā)電片組(R)的負(fù)極接轉(zhuǎn)換器(K)的下路右接點(diǎn)以及上路的中心接點(diǎn)，正極接轉(zhuǎn)換器(K) 的下路左接點(diǎn)和二極管(D)的正極，二極管(D)的負(fù)極接可充電電池(E)的正極。
2.按權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器的發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置，其特征是轉(zhuǎn)換器(K)為電子控制電路的繼電器的開關(guān)。
3.按權(quán)利要求2所述的太陽能熱水器的發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置，其特征是電子控制電路由電壓比較器(BJ)和功率輸出電路以及繼電器線圈(J)連接而成，電壓比較器(BJ)的輸出端接功率輸出電路的輸入端，功率輸出電路的輸出端接繼電器線圈(J)。
4.按權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器的發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置，其特征是溫差發(fā)電材料和可充電電池(E)之間串聯(lián)有電流表(A)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能熱水器的發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置。它將發(fā)電太陽能熱水器的溫差發(fā)電材料分成左發(fā)電片組L和右發(fā)電片組R，左發(fā)電片組L的正極接轉(zhuǎn)換器K的下路中心接點(diǎn)，負(fù)極接轉(zhuǎn)換器K的上路左接點(diǎn)并通過電流表A接可充電電池E的負(fù)極，右發(fā)電片組R的負(fù)極接轉(zhuǎn)換器K的下路右接點(diǎn)以及上路的中心接點(diǎn)，正極接轉(zhuǎn)換器K的下路左接點(diǎn)和二極管D的正極，二極管D的負(fù)極接可充電電池E的正極。它還帶有電子控制電路。當(dāng)熱水器內(nèi)熱水溫度不高時(shí)，轉(zhuǎn)換器K轉(zhuǎn)向右側(cè)，為串聯(lián)輸出連接狀態(tài)；當(dāng)熱水器內(nèi)的熱水溫度偏高時(shí)，轉(zhuǎn)換器K轉(zhuǎn)向左側(cè)，此時(shí)為并聯(lián)輸出連接狀態(tài)，提高了給可充電電池充電的速度和效率。本發(fā)明用于提高溫差發(fā)電太陽能熱水器的熱電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H02N11/00GK102355166SQ20111024310
公開日2012年2月15日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者趙杰 申請人:趙杰