CN100549556C - 一种太阳能接收器的制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种太阳能接收器的制作方法，具有固定基座、导热棒、受热体和玻璃外壳(4)；其导热棒(1)一端与热传导体(10)连接，另一端穿过固定基座(2)置入玻璃外壳的真空腔(9)内，通过连接体(6)连接受热体(5)；其导热棒与玻璃外壳(4)之间通过可伐合金连接圈(7)连接；其固定基座呈台形，其大端通过粘接材料与玻璃外壳连接，其小端内通过粘接材料(8)与导热棒连接；其小端穿过方形抛物面聚光镜(11)丝扣连接；该太阳能接收器结构简单，成本低，太阳热能接收效率高，热传导快；安装、更换、清洗除垢都非常方便；配用抛物镜可在300度以下高温运行；其应用可构成太阳能热水器、锅炉和暖风机等集热装置。

Description

一种太阳能接收器的制作工艺

技术领域：

本发明涉及太阳能接收技术领域，提出了一种太阳能接收器的制作工艺，尤其适用于热能接收器组成太阳能利用设备。

背景技术：

21世纪，世界多数国家将面临着能源短缺与能源危机，以石油、天然气、煤等不可再生化石能源正步步走向枯竭，促使人们把目光投向了一种取之不尽的即经济又环保的绿色能源——太阳能。

对于太阳热能的利用，人们采用了各种各样的方法，生产出各种各样的太阳热能接收器，其效率的高低主要是参考在同一受光面积能不能接收更多的太阳热量，尽量减少散发的热量，并能迅速的将热能传导至其他热媒体使之得以充分利用；以及生产成本、安装、使用、维修是否合理方便等多项指标。目前广泛使用的真空加热管热水装置，以优良的太阳热能高吸收低散射性能，成为太阳能热水器产品在市场中占有率最高的一种。但真空管热水器也有与生俱来的缺点，如热传导慢，加热管必须置于储水箱下方，体积大，管中热水不能充分利用，内层为玻璃结构，不易承压运行等。为解决以上问题，许多科研单位及热水器生产厂家不断的加长加粗真空加热管体积，其结果是热传导性能提高不多，制作成本提高，使用时热水利用率更低。还有些方法，如将真空加热管内层增加金属导热装置或超导热管等技术措施，导致真空加热管生产成本成倍增加，不利于民用太阳能热水器的选用。真空管热水器价格偏高、头重脚轻、易漏水等问题都是影响太阳能热水器普及的急待解决的问题。

发明内容：

为克服现有技术的不足，本发明提出一种太阳能接收器的制作工艺，该太阳热能接收器有效的解决了以上真空加热管的各种缺点，基本采用原白炽灯产品玻壳，利用已有百年成熟工艺的封装方法，结合现代科技材料及技术制作的新型太阳热能接收集热器件。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述的新型太阳能接收器，具有固定基座、导热棒、受热体和玻璃外壳；其导热棒一端与热传导体连接，另一端穿过固定基座置入玻璃外壳真空腔内，通过连接体连接受热体；其导热棒与玻璃外壳之间通过可伐合金连接圈连接；其固定基座呈台形，其大端通过粘接材料与玻璃外壳连接，其小端内通过粘接材料与导热棒连接；其小端穿过方形抛物面聚光镜中心孔并由外表面丝扣连接；该太阳能接收器的应用可构成钢琴式太阳能热水器、太阳能锅炉和太阳能暖风机等集热装置。

所述的新型太阳能接收器，其玻璃外壳具有标准梨形、扁梨形、长柄梨形和显象管形，其内壁上设置有减反涂层，其底端设置有真空抽气孔。

所述的新型太阳能接收器制作工艺，采用太阳光从任何角度照射在玻璃外壳上，都会使受热体有基本相同的受光面，其步骤如下：

1、采用高透光率的玻璃外壳，玻璃外壳采用了传统白炽灯玻壳制造工艺，使太阳光照射在受热体上，热能由于真空腔的作用与外界空气隔离；该受热体采集的热能通过连接体和导热棒传导，将热能通过水或油将热能带走。

2、受热体置于玻璃外壳内，考虑到太阳光热能接受率及安装工艺的要求，受热体选用涂有太阳光谱选择性吸收涂层，由多层梳状金属箔材料制成的多面体球型结构；

3、由于导热棒采用铜或铝，使热能迅速传导至导热棒下端，使用时用固定基座固定，导热棒即将热能通过如水、油等液态热媒体将热能带走。导热棒的下端过有外丝，便于热传导体的相互连接，或方便增加导热翼片，增大与导热媒体的接触面。

4、玻璃外壳与高导热金属的玻封工艺；由于玻璃与导热棒膨胀系数的差异，玻封连接处选用可伐合金接圈；

5、玻璃外壳的真空腔抽真空通过真空抽气孔，采用白炽灯抽真空操作工艺，封口；

6、该太阳热能接收器件能够根据玻壳尺寸及使用技术要求制造出多种规格及档次的标准器件，并生产与之配套的聚光板。

所述的新型太阳能接收器，其内部受热体由多层梳状金属箔材料制成的多面体球型结构，其受热体表面涂有太阳光谱选择性吸收涂层。

所述的新型太阳能接收器，其连接体由若干个金属垫圈叠加构成，每个金属垫圈连接一层梳状金属箔受热体。

所述的新型太阳能接收器，其导热棒选用热传导比较快的铜、铝及其合金；导热棒的一端穿过由若干个金属垫圈叠加构成的连接体并与其固定连接；导热棒的另一端设置有外丝并与热传导体丝扣连接，其热传导体的另一端设置有外丝并与增大导热媒体接触面的导热翼片丝扣连接。

所述的新型太阳能接收器其集热装置，钢琴式太阳能热水器，包括：太阳热能接收器、反光镜和水箱；其水箱呈长方体，其外置有外壳，水箱与外壳之间置有保温材料；水箱的上端面外壳上水平置有下反光镜，下反光镜上设置有若干个太阳热能接收器；每个太阳热能接收器的导热棒连接热传导体穿过水平下反光镜、外壳的上端面、保温材料至水箱内，固定基座与外壳丝扣连接；其外壳上端的一侧置有钢琴式转动反光板，反光板由上反光镜后板与上反光镜同定连接构成；反光板接近上端处活动连接反光板支杆，反光板支杆的另一端连接外壳上端的另一侧，反光板支杆与下反光镜呈三角形固定；其反光板角度可为由太阳光线直射和呈二次反射的锐角，反光板角度也可为由太阳光线直射和呈一次反射的直角。

所述的新型太阳能接收器其集热装置，集成炉灶式太阳能锅炉，具有太阳能接收系统、高温油路传导系统、热水交换系统和控制系统；其太阳能接收系统由底座支架上端连接太阳跟踪机构，太阳跟踪机构上置有集热支架板，集热支架板上置有若干个太阳炉灶单元，每个太阳炉灶单元设置有热交换桶，每个热交换桶的下端设置有进油口，其上端设置有出油口；其集热支架板下端横向的数个太阳炉灶单元热交换桶的进油口并联，通过油管与油泵出油口连通，油泵的进油口通过油管与油箱连通；其下端横向的每个太阳炉灶单元热交换桶与其上方的数个太阳炉灶单元热交换桶串联连通，其串联方式由下方太阳炉灶单元热交换桶的出油口与其上方的太阳炉灶单元热交换桶的进油口连通；其集热支架板上端横向的数个太阳炉灶单元热交换桶的出油口并联，通过油管与热交换水箱内的热交换器连通，热交换器的另一端通过油管与油箱连通；其热交换水箱外置有保温材料层，其上端设置有冷水进口，通过水管连接自来水；其下端设置有热水出口，通过水管连接淋浴头；其太阳跟踪机构和油泵的控制系统由导线连接固定在集热支架板上的太阳能电池板。

所述的新型太阳能接收器其集热装置，集成炉灶式太阳能锅炉，其太阳炉灶单元由固定在集热支架板上的方型抛物面聚光镜的焦点处设置有呈长柄梨形的太阳热能接收器，太阳热能接收器的导热棒穿过集热支架板伸入热交换桶内连接散热片，其固定基座小端穿过方型抛物面聚光镜、集热支架板并丝扣连接热交换桶；每个热交换桶内置有热交换油，热交换桶外的下端设置有进油口，其上端设置有出油口。

所述的新型太阳能接收器其集热装置，钢琴式太阳能暖风机，包括：储热桶、太阳能电池板、反光镜、太阳热能接收器和暖风机箱；其暖风机箱上端面的四周设置有玻璃挡风护栏，玻璃挡风护栏内的暖风机箱上端面设置有若干个多排交错的带方形抛物面聚光镜的太阳热能接收器，其一侧设置有数块太阳能电池板；每个太阳热能接收器的导热棒穿过暖风机箱的外壳、保温材料至储热桶内，并且固定基座与暖风机箱的外壳固定连接；其储热桶内设置有储热油，储热桶外壳连接散热片；暖风机箱上端一侧设置有可转动的反光板，反光板由反光镜后板上装置有上反光镜，反光镜后板的两侧连接反光板支杆，反光板支杆的另一端支撑在暖风机箱外壳的另一侧；并与暖风机箱上端面呈三角形固定；其角度可为由太阳光线直射和呈一次反射的直角。其暖风机箱的一端设置有进风口，进风口处装置有鼓风机，暖风机箱的另一端设置有出风口，出风口通过管道连通室内。

由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下的技术效果：

1、该新型太阳能接收器结构简单，成本低；太阳热能接收效率高，热传导快；安装、更换、清洗除垢都非常方便；配用抛物型聚光镜方便，可在300度以下高温运行。如用在现有太阳能热水器上，将基本上克服现有真空管热水器所有缺点，大批量、标准化生产，将成为太阳能产业的一次革命性变化，并将会改变如太阳热能发电、太阳能炉灶、太阳能热水器、太阳能冰箱、太阳能空调等的太阳能集热结构，使更多的相关新产品面世。

2、该新型太阳能接收器其集热装置，钢琴式太阳能热水器的优点是：结构简单，安全卫生，美观，热效率高，最适宜城市楼顶多台连放，热效率将更高。

3、该新型太阳能接收器其集热装置，集成炉灶式太阳能锅炉的优点是：热效率高；集成炉灶成本较低；重量轻；对太阳跟踪机构要求低；安装、维护、清垢更方便。该机可广泛用于企事业单位、商业及统一供水的居民小区生活用热水；更可用于工农业及服务业生产用热水；还可以作为太阳能热力发电，太阳能空调，太阳能冰箱等太阳能设备的基础设备。

4、该新型太阳能接收器其集热装置，钢琴式太阳能暖风机无需外接电源全自动工作；无太阳光时停止工作，有阳光时鼓风机可根据阳光强度造成的太阳能电池板电流大小调整风速，基本与太阳热能接收温度同步；由于采用下反光镜，将漏掉的太阳光及由太阳热能接收器玻璃外壳反射的部分余光反射至反光板，再返回太阳热能接收器，使太阳光线得以充分利用。该机结构简单、工作程序合理、使用方便，可用于机关、学校、暖房等工作场所的冬季辅助取暖。

附图说明：

图1是太阳热能接收器结构示意图；

图2a是受热体的主视示意图，图2b是受热体的俯视示意图；

图3a是太阳热能接收器玻璃外壳的标准梨形图，图3b是扁梨形图，图3c是长柄梨形图，图3d1是显象管形主视示意图；图3d2是显象管形俯视示意图；

图4a是方型抛物面聚光镜的主视图，图4b是方型抛物面聚光镜的俯视图；

图5是太阳热能接收器导热棒的热传导体结构示意图；

图6是钢琴式太阳能热水器结构示意图；

图7a是太阳能锅炉的结构主视图，图7b是太阳能锅炉侧视图；

图8是太阳能锅炉的热交换桶结构示意图；

图9是太阳能暖风机结构示意图。

图中：1-导热棒；2-固定基座；3-真空抽气孔；4-玻璃外壳；5-受热体；6-连接体；7-可伐合金连接圈；8-粘接材料；9-真空腔；10-热传导体；11-方型抛物面聚光镜；12-上反光镜后板；13-上反光镜；14-下反光镜；15-太阳热能接收器；16-水箱；17-外壳；18-保温材料；19-锐角；20-反光板支杆；21-热交换水箱；22-底座支架；23-太阳跟踪机构；24-热水出口；25-冷水进口；26-集热支架板；27-热交换桶；28-油泵；29-油箱；30(a、b)-油管；31-热交换器；32-进风口；33-鼓风机；34-储热桶；35-储热油；36-太阳能电池板；37-交换油箱进口；38-交换油箱出口；39-散热片(a、b)；40-玻璃挡风护栏；41-暖风机箱；42-出风口。

具体实施方式：

实施例一：

如图1、2、3、4、5所示，该新型太阳能接收器，具有固定基座2、导热棒1、受热体5和玻璃外壳4；其导热棒1一端与热传导体10连接，另一端穿过固定基座2置入玻璃外壳4的真空腔9内，通过连接体6连接受热体5；其导热棒1与玻璃外壳4之间通过可伐合金连接圈7连接；其固定基座2呈圆台形，其大端通过粘接材料8与玻璃外壳4连接，其小端内通过粘接材料8与导热棒1连接；其小端穿过方形抛物面聚光镜11中心孔并由外表面丝扣连接；该太阳能接收器的应用可构成钢琴式太阳能热水器、太阳能锅炉和太阳能暖风机等集热装置。

其玻璃外壳具有标准梨形如图3a所示、扁梨形如图3b所示、长柄梨形如图3c所示和显象管形如图3d所示，其内壁上设置有减反涂层，其底端设置有真空抽气孔。

其内部受热体5如图2所示，由多层梳状金属箔材料制成的多面体球型结构，其受热体表面涂有太阳光谱选择性吸收涂层。

其连接体6由若干个金属垫圈叠加构成，每个金属垫圈连接一层梳状金属箔受热体5。

其导热棒1选用热传导比较快的铜、铝及其合金；导热棒1的一端穿过由若干个金属垫圈叠加构成的连接体6并与其固定连接；导热棒1的另一端设置有外丝并与热传导体10丝扣连接，

其热传导体10如图5所示的另一端设置有外丝并与增大导热媒体接触面的导热翼片丝扣连接。

该新型太阳能接收器制作工艺，采用太阳光从任何角度照射在玻璃外壳4上，都会使受热体5有基本相同的受光面，其步骤如下：

1、采用高透光率的玻璃外壳4，玻璃外壳采用了传统白炽灯玻壳制造工艺，使太阳光照射在受热体5上，热能由于真空腔9的作用与外界空气隔离；该受热体5采集的热能通过连接体6和导热棒传导，将热能通过如水、油等液态热媒体将热能带走。

2、受热体置于玻璃外壳4内，考虑到太阳光热能接受率及安装工艺的要求，内部受热体5选用涂有太阳光谱选择性吸收涂层，多层梳状金属箔材料制成的多面体球型结构；

3、由于导热棒1采用铜或铝等高导热材料，使热能迅速传导至导热棒1下端，使用时用固定基座2固定，导热棒1即将热能通过如水、油等液态热媒体将热能带走；导热棒1选用热传导比较快的铜、铝及其合金；导热棒1的下端过有外丝，便于热传导体的相互连接，或方便增加导热翼片，增大与导热媒体的接触面。

4、玻璃外壳与高导热金属的玻封工艺；由于玻璃与高导热金属膨胀系数的差异，玻封连接处选用可伐合金接圈。

5、玻璃外壳的真空腔9抽真空通过真空抽气孔采用了白炽灯抽真空封口。

6、该太阳热能接收器件可根据玻壳尺寸及使用技术要求制造出多种规格及档次的标准器件，并可生产与之配套的聚光板。

该新型太阳能接收器还可做成不带方形抛物面聚光镜11的装置。

实施例二：

如图6所示：该新型太阳能接收器的应用可组成钢琴式太阳能热水器，包括：太阳热能接收器15、反光镜和水箱16；其水箱16呈长方体，其外置有外壳17，水箱16与外壳17之间置有保温材料18；水箱16的上端面外壳17上水平置有下反光镜14，下反光镜14上设置有若干个不带方形抛物面聚光镜11的太阳热能接收器15；每个太阳热能接收器15的导热棒1连接热传导体10穿过水平下反光镜14、外壳17的上端面、保温材料18至水箱16内，固定基座2与外壳17丝扣连接；其外壳17上端的一侧置有钢琴式转动反光板，反光板由上反光镜后板12与上反光镜13固定连接构成；反光板接近上端处转动连接反光板支杆20，反光板支杆20的另一端连接外壳17上端的另一侧，反光板支杆20与下反光镜14呈三角形固定；其反光板角度可为由太阳光线直射和呈二次反射的锐角19，反光板角度也可为由太阳光线直射和呈一次反射的直角。

图6为该机侧剖面结构原理图，图中该机平放在地面上，太阳光从箭头所示位置射入，太阳热能接收器15多排交错安置，太阳光线照在太阳热能接收器15上，热能传至下方水箱16中，下反光镜14将漏掉的太阳光及由太阳热能接收器15玻璃外壳4反射的部分余光反射至反光镜13，再返回太阳热能接收器15，使太阳光线得以充分利用。

实施例三：

如图7、8所示，该新型太阳能接收器的应用可组成集成炉灶式太阳能锅炉，具有太阳能接收系统、高温油路传导系统、热水交换系统和控制系统；其太阳能接收系统由底座支架22上端连接太阳跟踪机构23，太阳跟踪机构23上置有集热支架板26，集热支架板26上置有若干个太阳炉灶单元，每个太阳炉灶单元设置有热交换桶27，每个热交换桶27的下端设置有进油口37，其上端设置有出油口38；其集热支架板26下端横向的数个太阳炉灶单元热交换桶27的进油口37并联，通过油管30a与油泵28出油口连通，油泵28的进油口通过油管与油箱29连通；其下端横向的每个太阳炉灶单元热交换桶27与其上方的数个太阳炉灶单元热交换桶27串联连通，其串联方式由下方太阳炉灶单元热交换桶27的出油口38与其上方的太阳炉灶单元热交换桶27的进油口37连通；其集热支架板26上端横向的数个太阳炉灶单元热交换桶27的出油口38并联，通过油管与热交换水箱21内的热交换器31连通，热交换器31的另一端通过油管与油箱29连通；其热交换水箱21外置有保温材料18层，其上端设置有冷水进口25，通过水管连接自来水；其下端设置有热水出口24，通过水管连接淋浴头；其太阳跟踪机构23和油泵28的控制系统由导线电连接固定在集热支架板26上的太阳能电池板供电。

其太阳炉灶单元由固定在集热支架板26上的方型抛物面聚光镜11的焦点处设置有呈长柄梨形的太阳热能接收器15，太阳热能接收器15的导热棒1连接热传导体10穿过集热支架板26伸入热交换储桶27内连接散热片39a，其固定基座2小端穿过方型抛物面聚光镜11、集热支架板26并丝扣连接热交换桶；每个热交换桶内置有热交换油，热交换桶27外的下端设置有进油口37，其上端设置有出油口38。

如图7a是由太阳热能接收器组成的太阳能锅炉的结构主视示意图，图7b是太阳能锅炉侧视示意图；该太阳能锅炉先由太阳热能接收器15与方型抛物面聚光镜11和热交换桶组成太阳炉灶单元，并组合成如图7b所示的排列，由太阳跟踪机构23跟踪太阳方位，经方型抛物面聚光镜11聚光的高温热能，以焦点聚光在太阳热能接收器15上，再传至热交换桶经热交换油传导，每个热交换桶通过油管30a的串联和并联，其进油口与油泵28出油口连通，其出油口与热交换水箱21的热交换器连通，热交换器的冷却油回到油箱29；其热交换器油的热能使热交换水箱21的冷水加热，热水从热交换水箱21的热水出口24，通过水管连接淋浴头使用；其太阳跟踪机构23和油泵28的控制系统由导线电连接固定在集热支架板26上的太阳能电池板，使有太阳时，太阳能电池板使太阳跟踪机构23按时间钟控器跟踪太阳方位，其油泵28通过太阳能电池板工作，节约能源，可自动控制。

实施例四：

如图9所示：该新型太阳能接收器的应用可组成钢琴式太阳能暖风机，包括：储热桶34、太阳能电池板36、反光镜、太阳热能接收器15和暖风机箱41；其暖风机箱41上端面的四周设置有玻璃挡风护栏40，玻璃挡风护栏40内的暖风机箱41上端面设置有若干个多排交错的带方形抛物面聚光镜11的太阳热能接收器15，其一侧设置有数块太阳能电池板36；每个太阳热能接收器15的导热棒1连接热传导体10穿过暖风机箱41外壳、保温材料18至储热桶34内，并且固定基座2与暖风机箱41外壳固定连接；其储热桶34内设置有储热油35，储热桶34外壳连接散热片39b；暖风机箱41上端一侧设置有可转动的反光板，反光板由反光镜后板12上装置有上反光镜13，反光镜后板13的两侧转动连接反光板支杆20，反光板支杆20的另一端支撑在暖风机箱41外壳的另一侧；并与暖风机箱41上端面呈三角形固定；其角度可为由太阳光线直射和呈一次反射的直角；其暖风机箱41的一端设置有进风口32，进风口32处装置有鼓风机33，暖风机箱41的另一端设置有出风口42，出风口42通过管道连通室内散热片。

图9为钢琴式太阳能暖风机的侧剖面结构原理示意图，该机使用时平放在地面、房顶或楼顶上，太阳光从箭头所示位置射入，太阳热能接收器15多排交错安置，太阳光线照在太阳热能接收器15上，太阳热能接受器导热棒1插入由装满储热油35的储热桶34中，将热能经过储热油35及储热桶34扩散在与之连接的散热片39b之间的空气中；方型抛物面聚光镜11聚光的高温热能，以焦点聚光在太阳热能接收器15上，其前方安装有数块太阳能电池板36，阳光照射时产生电流直接带动鼓风机33转动，将暖风机箱内的热空气经出风口及外部通道送至所需空间；该机无需外接电源，全自动工作，无太阳光时停止工作，有阳光时鼓风机33可根据阳光强度造成的太阳能电池板电流大小调整风速，基本与太阳热能接收温度同步；其太阳光线可以直射太阳热能接收器15，并且由反光板将太阳光返回太阳热能接收器15，使太阳光线得以充分利用。该机结构简单、工作程序合理、使用方便，可广泛用于机关、学校、暖房等工作场所的冬季辅助取暖。

Claims (1)

1、一种太阳能接收器的制作工艺，采用太阳光从任何角度照射在玻璃外壳(4)上，都会使受热体(5)有基本相同的受光面，其特征在于：制作步骤如下：

1)、采用高透光率的玻璃外壳，玻璃外壳采用了传统白炽灯玻壳制造工艺，使太阳光照射在受热体上，热能由于真空腔的作用与外界空气隔离；该受热体采集的热能通过连接体和导热棒传导，将热能通过水或油带走；

2)、受热体置于玻璃外壳内，考虑到太阳光热能接受率及安装工艺的要求，受热体选用涂有太阳光谱选择性吸收涂层、由多层梳状金属箔材料制成的多面体球型结构；

3)、导热棒采用铜或铝，使热能迅速传导至导热棒下端，使用时用固定基座固定导热棒，导热棒即将热能通过水或油带走；导热棒的下端过有外丝，便于热传导体的相互连接，或方便增加导热翼片，增大与导热媒体的接触面；

4)、玻璃外壳与导热棒的玻封工艺；由于玻璃与导热棒膨胀系数的差异，玻封连接处选用可伐合金接圈；

5)、玻璃外壳(4)的真空腔(9)抽真空通过真空抽气孔(3)，采用白炽灯抽真空工艺，并封口；

6)、该太阳热能接收器能够根据玻壳尺寸及使用技术要求制造出多种规格及档次的标准器件，并生产与之配套的聚光板。

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