浓度检测装置、浓度监控装置和太阳能热水器制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种浓度检测装置、浓度监控装置和太阳能热水器。前述浓度检测装置用于在线检测太阳能热水器内的换热介质中的抗冻剂的浓度，该浓度检测装置包括：折射率检测器，适于设置在所述太阳能热水器内的换热介质中，用于检测所述换热介质的折射率；温度传感器，适于设置在所述太阳能热水器内的换热介质中，用于检测所述太阳能热水器内的换热介质的温度；和浓度计算单元，根据所述折射率检测器检测到的折射率和所述温度传感器检测到的温度计算所述换热介质中的抗冻剂的浓度。因此，在本发明专利技术中，能够在线监控换热介质中的抗冻剂的浓度，以防换热介质中的抗冻剂的浓度超出预定范围。

Concentration detection device, concentration monitoring device and solar water heater

The invention discloses a concentration detection device, a concentration monitoring device and a solar water heater. The concentration detection device is used for on-line detection of the concentration of antifreeze in the heat exchange medium in the solar water heater, the concentration detection device includes: refractive index detector, suitable for setting in the heat exchange medium in the solar water heater, used for detecting the refractive index of the heat exchange medium; temperature sensor, suitable for setting in the heat exchange medium in the solar water heater, used for According to the refractive index detected by the refractive index detector and the temperature detected by the temperature sensor, the concentration of the antifreeze in the heat exchange medium is calculated by detecting the temperature of the heat exchange medium in the solar water heater; and the concentration calculation unit. Therefore, in the invention, the concentration of the antifreeze in the heat exchange medium can be monitored on-line to prevent the concentration of the antifreeze in the heat exchange medium from exceeding the predetermined range.

【技术实现步骤摘要】
浓度检测装置、浓度监控装置和太阳能热水器
本专利技术涉及一种用于检测太阳能热水器内的换热介质中的抗冻剂的浓度的浓度检测装置以及包括该浓度检测装置的浓度监控装置和太阳能热水器。
技术介绍
对于具有换热装置的太阳能热水器，换热装置中的换热介质通常都具有较强的抗冻能力，以防止换热装置中的换热介质在冬天出现冰冻凝固，因此，这种换热介质通常被称为抗冻液，常用的抗冻液是乙二醇水溶液或丙二醇水溶液。在正常使用时，抗冻液中的抗冻剂(乙二醇或丙二醇)的浓度应当在合理范围以内，例如，在30V％～60V％的范围以内。如果低于合理范围的下限值或高于合理范围的上限值，抗冻液的抗冻能力就会下降，很容易出现冰冻凝固。在使用过程中，由于泄漏，挥发，老化等损失，造成抗冻液量的变化和浓度的变化。若不及时补加或更换抗冻液，有可能造成抗冻液中的抗冻剂的浓度超出合理范围，这会导致抗冻液容易在低温下出现冰冻凝固，从而导致换热装置的管路被堵塞或爆裂。为了防止出现该问题，在现有技术中，通常需要对抗冻液进行取样分析，并根据取样结果添加新的抗冻液或调解浓度。同时，在太阳能热水器初始安装时，需要确认抗冻液的浓度。由于太阳能热水器安装在屋顶，需要人工上去取样，日常维护十分不便。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。根据本专利技术的一个方面，提供一种浓度检测装置，用于在线检测太阳能热水器内的换热介质中的抗冻剂的浓度，所述浓度检测装置包括：折射率检测器，适于设置在所述太阳能热水器内的换热介质中，用于检测所述换热介质的折射率；温度传感器，适于设置在所述太阳能热水器内的换热介质中，用于检测所述太阳能热水器内的换热介质的温度；和浓度计算单元，根据所述折射率检测器检测到的折射率和所述温度传感器检测到的温度计算所述换热介质中的抗冻剂的浓度。根据本专利技术的一个实例性的实施例，所述太阳能热水器内的换热介质中的抗冻剂的浓度根据下面的公式(1)计算：C＝kN(1)，其中C是换热介质中的抗冻剂的浓度，N是换热介质的折射率，k是与换热介质的温度相关的系数，当换热介质的温度确定时，k是常数。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述浓度检测装置还包括显示单元，所述显示单元与所述浓度计算单元通信，用于显示计算出的浓度。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述折射率检测器包括：壳体，在所述壳体中形成有一个具有开口的容纳池，所述换热介质适于经由所述开口流入到所述容纳池中；发光单元，设置在所述壳体中，并位于所述容纳池的一侧；直角三棱镜，设置在所述壳体中，并位于所述容纳池的与所述发光单元相对的另一侧，所述直角三棱镜的折射率大于所述换热介质的折射率；和CCD传感器，设置在所述壳体中，并位于所述直角三棱镜的后侧，所述直角三棱镜具有第一直角面、与第一直角面垂直的第二直角面、和一个倾斜面，所述发光单元的光轴穿过所述CCD传感器的中心并垂直于所述第一直角面；所述发光单元发射出的光线先从所述倾斜面射入到所述直角三棱镜中，然后从所述第一直角面射出并入射到所述CCD传感器上。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述CCD传感器适于检测所述光线入射在所述CCD传感器上的位置点与所述CCD传感器的中心点之间的距离D；所述折射率检测器还包括折射率计算单元，所述折射率计算单元适于根据所述CCD传感器检测到的距离D计算所述容纳池中的所述换热介质的折射率。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述折射率计算单元根据下面的公式(2)计算所述换热介质的折射率：N＝N2*(sinθ2/sinθ1)(2)，其中N2是所述直角三棱镜的折射率，该折射率N2是已知的；θ1是光线在所述倾斜面上的入射角，该入射角θ1是已知的；θ2是从所述倾斜面射入的光线的折射角，该折射角θ2可以根据下面的方程式(3)计算出：其中L1为光线在所述倾斜面上的入射点到所述第一直角面之间的距离，该距离L1是已知的；L2是所述第一直角面到所述CCD传感器之间的距离，该距离L2是已知的；D是所述CCD传感器检测出的距离。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述温度传感器被集成到所述折射率检测器上，并可随所述折射率检测器一起浸没到所述太阳能热水器内的换热介质中。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述折射率检测器和所述温度传感器通过一个管接头被密封地安装到所述太阳能热水器的用于输送所述换热介质的管道中。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述折射率检测器和所述温度传感器被安装到所述太阳能热水器的集热器的入口与换热器的出口之间的管道上。根据本专利技术的另一个方面，提供一种浓度监控装置，包括：浓度检测装置，用于在线检测太阳能热水器内的换热介质中的抗冻剂的浓度；浓度判断单元，用于判断检测到的浓度是否在预定范围以内；和浓度报警单元，用于在所述浓度判断单元判定检测到的浓度超出所述预定范围时发出警报。根据本专利技术的另一个方面，提供一种太阳能热水器，包括：储水箱，用于容纳水；和换热装置，包括设置在外部的集热器和设置在所述储水箱中的换热器，所述集热器的出口通过管道与所述换热器的入口相连，所述换热器的出口通过管道与所述集热器的入口相连，从而构成一个封闭的循环回路，在所述循环回路中填充有换热介质，所述太阳能热水器还包括浓度检测装置，所述浓度检测装置用于在线检测太阳能热水器内的换热介质中的抗冻剂的浓度。根据本专利技术的一个实例性的实施例，所述太阳能热水器内的换热介质为乙二醇水溶液、丙二醇水溶液、或丙三醇水溶液。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述太阳能热水器还包括：浓度判断单元，用于判断检测到的浓度是否在预定范围以内；和浓度报警单元，用于在所述浓度判断单元判定检测到的浓度超出所述预定范围时发出警报。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，当所述太阳能热水器内的换热介质为乙二醇水溶液时，所述太阳能热水器内的换热介质的合理浓度在30V％～60V％以内。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述集热器为平板型集热器，所述换热器为盘绕管型换热器。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述太阳能热水器还包括泵，用于泵送所述换热介质，使得所述换热介质在所述循环回路中循环流动。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述储水箱具有进水口和出水口，所述进水口位于所述储水箱的下部，所述出水口位于所述储水箱的上部。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述太阳能热水器还包括抗冻剂补充装置，所述抗冻剂补充装置适于在所述浓度检测装置检测到的抗冻剂的浓度低于预定的浓度下限值时自动地向所述换热装置中补充抗冻剂，使得所述换热装置中的抗冻剂的浓度恢复到合理浓度范围以内。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述抗冻剂补充装置包括：容器，存储有抗冻剂；连接管路，将所述容器连通至所述换热装置；第一电控阀，安装在所述连接管路上，用于打开或关闭所述连接管路；和控制器，适于根据所述浓度检测装置检测到的抗冻剂的浓度控制所述第一电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浓度检测装置，用于在线检测太阳能热水器内的换热介质(101)中的抗冻剂的浓度，所述浓度检测装置包括：/n折射率检测器(10)，适于设置在所述太阳能热水器内的换热介质(101)中，用于检测所述换热介质(101)的折射率；/n温度传感器(20)，适于设置在所述太阳能热水器内的换热介质(101)中，用于检测所述太阳能热水器内的换热介质(101)的温度；和/n浓度计算单元，根据所述折射率检测器(10)检测到的折射率和所述温度传感器(20)检测到的温度计算所述换热介质(101)中的抗冻剂的浓度。/n

【技术特征摘要】
1.一种浓度检测装置，用于在线检测太阳能热水器内的换热介质(101)中的抗冻剂的浓度，所述浓度检测装置包括：
折射率检测器(10)，适于设置在所述太阳能热水器内的换热介质(101)中，用于检测所述换热介质(101)的折射率；
温度传感器(20)，适于设置在所述太阳能热水器内的换热介质(101)中，用于检测所述太阳能热水器内的换热介质(101)的温度；和
浓度计算单元，根据所述折射率检测器(10)检测到的折射率和所述温度传感器(20)检测到的温度计算所述换热介质(101)中的抗冻剂的浓度。


2.根据权利要求1所述的浓度检测装置，其特征在于：
所述太阳能热水器内的换热介质(101)中的抗冻剂的浓度根据下面的公式(1)计算：
C＝kN(1)，
其中C是换热介质(101)中的抗冻剂的浓度，
N是换热介质(101)的折射率，
k是与换热介质的温度相关的系数，当换热介质的温度确定时，k是常数。


3.根据权利要求1所述的浓度检测装置，其特征在于：
所述浓度检测装置还包括显示单元，所述显示单元与所述浓度计算单元通信，用于显示计算出的浓度。


4.根据权利要求1所述的浓度检测装置，其特征在于，所述折射率检测器(10)包括：
壳体(14)，在所述壳体(14)中形成有一个具有开口的容纳池(14a)，所述换热介质(101)适于经由所述开口流入到所述容纳池(14a)中；
发光单元(11)，设置在所述壳体(14)中，并位于所述容纳池(14a)的一侧；
直角三棱镜(12)，设置在所述壳体(14)中，并位于所述容纳池(14a)的与所述发光单元(11)相对的另一侧，所述直角三棱镜(12)的折射率大于所述换热介质(101)的折射率；和
CCD传感器(13)，设置在所述壳体(14)中，并位于所述直角三棱镜(12)的后侧，
其中，
所述直角三棱镜(12)具有第一直角面(12a)、与第一直角面垂直的第二直角面(12b)、和一个倾斜面(12c)，所述发光单元(11)的光轴穿过所述CCD传感器(13)的中心并垂直于所述第一直角面(12a)；
所述发光单元(11)发射出的光线先从所述倾斜面(12c)射入到所述直角三棱镜(12)中，然后从所述第一直角面(12a)射出并入射到所述CCD传感器(13)上。


5.根据权利要求4所述的浓度检测装置，其特征在于：
所述CCD传感器(13)适于检测所述光线入射在所述CCD传感器(13)上的位置点与所述CCD传感器(13)的中心点之间的距离D；
所述折射率检测器(10)还包括折射率计算单元，所述折射率计算单元适于根据所述CCD传感器(13)检测到的距离D计算所述容纳池(14a)中的所述换热介质(101)的折射率。


6.根据权利要求5所述的浓度检测装置，其特征在于：
所述折射率计算单元根据下面的公式(2)计算所述换热介质(101)的折射率：
N＝N2*(sinθ2/sinθ1)(2)，
其中N2是所述直角三棱镜(12)的折射率，该折射率N2是已知的；
θ1是光线在所述倾斜面(12c)上的入射角，该入射角θ1是已知的；
θ2是从所述倾斜面(12c)射入的光线的折射角，该折射角θ2可以根据下面的方程式(3)计算出：



其中
L1为光线在所述倾斜面(12c)上的入射点到所述第一直角面(12a)之间的距离，该距离L1是已知的；
L2是所述第一直角面(12a)到所述CCD传感器(13)之间的距离，该距离L2是已知的；
D是所述CCD传感器(13)检测出的距离。


7.根据权利要求1所述的浓度检测装置，其特征在于：
所述温度传感器(20)被集成到所述折射率检测器(10)上，并可随所述折射率检测器(10)一起浸没到所述太阳能热水器内的换热介质(101)中。


8.根据权利要求1所述的浓度检测装置，其特征在于：
所述折射率检测器(10)和所述温度传感器(20)通过一个管接头(30)被密封地安装到所述太阳能热水器的用于输送所述换热介质(101)的管道(140)中。


9.根据权利要求1所述的浓度检测装置，其特征在于：
所述折射率检测器(10)和所述温度传感器(20)被安装到所述太阳能热水器的集热器(110)的入口与换热器(120)的出口之间的管道(140)上。


10.一种浓度监控装置，其特征在于，包括：
浓度检测装置，用于在线检测太阳能热水器内的换热介质(101)中的抗冻剂的浓度；
浓度判断单元，用于判断检测到的浓度是否在预定范围以内；和
浓度报警单元，用于在所述浓度判断单元判定...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄忠喜，高婷，宋玉明，周建坤，
申请(专利权)人：泰科电子上海有限公司，泰连公司，
类型：发明
国别省市：上海;31