CN102563903B - 太阳能真空管热电一体化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种真空管热利用装置，是一种太阳能真空管热电一体化装置。包括一个水箱，至少两根真空管以及与真空管相同数量的热管，在每个真空管内沿真空管长度方向设有截面为∏形的支架，支架具有一块位于真空管圆截面弦位置上的水平板以及两块上端与水平板连接，下端与真空管内壁接触的竖直板，两块竖直板为吸热板，在水平板上表面铺设有硅电池片，硅电池片按所需电压串联起来，硅电池片的引线从真空管的开口伸出，水平板的下表面位于两竖直板之间间隔设有呈悬挂状的中空托架，热管从中空托架内穿过；真空管的开口用密封塞密封，露出热管的放热端插入到水箱中；相邻两真空管之间底部通过反光板连接。本发明可以将太阳能同时转换成电能和热能，使太阳能热电转换效率得到提高，减少了光线穿透玻璃后聚光发电发热的损失，高效低成本。

Description

太阳能真空管热电一体化装置
技术领域
本发明涉及一种真空管热利用装置，具体的说是一种太阳能真空管热电一体化装置。
背景技术
现有的太阳能真空管多数用在热水器上，太阳光照射到真空管外壁上，热量通过真空管壁被内部吸热涂层吸收，从而加热水，热水和水箱里的冷水循环交替；还有一种在真空管内部放置一个热管，管内壁涂有吸收涂层，用来吸收热量，热量通过热管传递到水箱，加热水；另外一种就是在真空管外边两侧放上聚光镜，通过聚光镜将光线聚集到真空管内部，增加热量，但这种方式浪费空间太大，且遮挡了一部分阳光；还有利用真空管聚光发电的；然而现有的真空管热利用装置都有一定的缺点，不能完全利用太阳能，不论聚光发电或发热，都比较单一，且光线要经过几次穿透玻璃损失比较大，热利用和发电效率不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺点，提供一种太阳能真空管热电一体化装置，可以将太阳能同时转换成电能和热能，使太阳能热电转换效率得到提高，减少了光线穿透玻璃后聚光发电发热的损失，安装方便，高效低成本。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
太阳能真空管热电一体化装置，包括一个水箱，至少两根真空管以及与真空管相同数量的热管，在每个真空管内沿真空管长度方向设有截面为∏形的支架，支架具有一块位于真空管圆截面弦位置上的水平板以及两块上端与水平板连接，下端与真空管内壁接触的竖直板，两块竖直板为吸热板，在水平板上表面铺设有硅电池片，硅电池片按所需电压串联起来，硅电池片的引线从真空管的开口伸出，水平板的下表面位于两竖直板之间间隔设有呈悬挂状的中空托架，热管从中空托架内穿过；真空管的开口用密封塞密封，露出热管的放热端插入到水箱中；相邻两真空管之间底部通过反光板连接。
这样，太阳光穿过真空管直接照射到硅电池上用来发电，穿过两管之间间隙的光线照射到真空管底部的反光板上或者直接被真空管内的竖直放置的吸热板吸收，反光板将光线反射到真空管内部的吸热板上或硅电池底部的热管，产生热量，热管将硅电池上发电产生的余热和吸热板上吸热的太阳光热迅速的传递到水箱中，既加热了水，同时降低了硅电池表面的温度，保证了硅电池的正常发电，一举两得，高效利用了太阳能，减少了光线穿透玻璃后聚光发电发热的损失，使太阳能热电转换效率得到提高。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的太阳能真空管热电一体化装置，相邻两真空管之间的间距为2mm；支架的水平板两端与真空管圆截面具有接触点，两接触点与真空管圆截面圆心的连线形成120°的夹角；相邻两真空管之间的反光板由两块水平板和两块倾斜板组成，两块水平板与其相应的真空管底部相切，并都向相邻真空管之间延伸，两块倾斜板都倾斜向上，两块倾斜板的下端都与其相应的水平板连接，两块倾斜板的上端连接在一起，两块倾斜板与水平线的夹角为19°。通过以上设置，所有直射光线都只需一次穿透真空管，便可直接照射到硅电池上发电，穿过两管间隙漏下的光线经过反光板反射后全部照射到吸热板上，确保在收集角范围内所有的直射光线都可以直接照射到真空管内或经过反射后照射到真空管内，不会有漏掉的光线，提高了真空管得光电光热利用效率。
前述的太阳能真空管热电一体化装置，支架的水平板两端以及竖直板的底端与真空管壁都通过胶接触。这样，通过胶的软接触，在支架受热膨胀时不会顶坏真空管。
前述的太阳能真空管热电一体化装置，硅电池片通过导热绝缘胶固定在硅电池铺设板的上表面。
前述的太阳能真空管热电一体化装置，反光板为滚压成型的光亮铝板，或者为贴有反光膜的塑料板。
前述的太阳能真空管热电一体化装置，中空托架为底部不封闭的圆环形状。
前述的太阳能真空管热电一体化装置，支架为铝合金支架。
附图说明
图1是本发明的截面结构示意图。
图2是本发明的光线跟踪图。
具体实施方式
    实施例1
本实施例提供一种太阳能真空管热电一体化装置，包括一个水箱，至少两根真空管1以及与真空管相同数量的热管5，在每个真空管内沿真空管长度方向设有截面为∏形的支架3，支架3具有一块位于真空管圆截面弦位置上的水平板以及两块上端与水平板连接，下端与真空管1内壁接触的竖直板，两块竖直板为吸热板6，在水平板上表面铺设有硅电池片2，硅电池片2按所需电压串联起来，硅电池片的引线从真空管1的开口伸出，水平板的下表面位于两竖直板之间间隔设有呈悬挂状的中空托架4，热管5从中空托架4内穿过；真空管1的开口用密封塞密封，露出热管5的放热端插入到水箱中；相邻两真空管1之间底部通过反光板7连接。中空托架4为底部不封闭的圆环形状，反光板7为滚压成型的光亮铝板，或者为贴有反光膜的塑料板。支架3为铝合金支架。支架3的水平板两端以及竖直板的底端与真空管壁都通过胶接触，这样，通过胶的软接触，在支架受热膨胀时不会顶坏真空管。硅电池片2用导热绝缘胶固定硅电池铺设板的上表面，防止硅电池在封装时漂移，影响其正常发电，另外还可以对硅电池起到支撑作用。
相邻两真空管1之间的间距L为2mm；支架3的水平板两端与真空管1圆截面具有接触点，两接触点与真空管圆截面圆心的连线形成的夹角A为120°；相邻两真空管1之间的反光板7由两块水平板8和两块倾斜板9组成，两块水平板8与其相应的真空管1底部相切，并都向相邻真空管之间延伸，两块倾斜板9都倾斜向上，两块倾斜板9的下端都与其相应的水平板8连接，两块倾斜板9的上端连接在一起，两块倾斜板9与水平线形成的夹角B为19°。通过以上设置，所有直射光线都只需一次穿透真空管，便可直接照射到硅电池上发电，穿过两管间隙漏下的光线经过反光板反射后全部照射到吸热板上，确保在收集角范围内所有的直射光线都可以直接照射到真空管内或经过反射后照射到真空管内，不会有漏掉的光线，提高了真空管得光电光热利用效率。
具体实施时，将切割好的硅电池片按所需电压串联起来用导热绝缘胶复合在∏形支架水平板上表面固定，密合，在中空托架半封闭圆环中插入热管，组成了光电光热的组件，将做好的组件放入到真空管中设定好的位置固定，∏形支架的水平板及两块竖直板形成支架结构，将组件引线从真空管瓶口的密封塞中伸出，将密封塞用硅酮胶密封在真空管管口，最后将真空管按照间隔2mm排放在反光板上固定，瓶口端热管放热端插入到水箱中。太阳光穿过真空管直接照射到硅电池上，用来发电，穿过两管之间间隙的光线照射到真空管底部的反光板上或者直接被真空管内的竖直放置的吸热板吸收，反光板将光线反射到真空管内部的吸热板上或硅电池底部的热管，产生热量，热管将硅电池上发电产生的余热和吸热板上吸热的太阳光热迅速的传递到水箱中，既加热了水，同时降低了硅电池表面的温度，保证了硅电池的正常发电。真空管底部聚光镜托板可以是光亮铝板一次滚压成型，也可以在塑料板上复合上反光膜组合而成，该反光板的设计可以完全将收集角范围内的所有入射光线捕捉，这样可以充分利用太阳能发电发热，同时又对中空真空管起到支撑、固定作用。
本实施例的光线跟踪图如图2所示，当入射光线照射到反光板上时，经反光板反射部分光线反射到吸热板上，部分反射到热管和硅电池底部，光线穿过一边的真空管后直接被硅电池吸收，无需多次穿透，提高了硅电池的发电效率。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.太阳能真空管热电一体化装置，包括一个水箱，至少两根真空管以及与真空管相同数量的热管，其特征在于：在所述每个真空管内沿真空管长度方向设有截面为∏形的支架，所述支架具有一块位于真空管圆截面弦位置上的水平板以及两块上端与所述水平板连接，下端与真空管内壁接触的竖直板，所述两块竖直板为吸热板，在所述水平板上表面铺设有硅电池片，所述硅电池片按所需电压串联起来，所述硅电池片的引线从所述真空管的开口伸出，所述水平板的下表面位于两竖直板之间间隔设有呈悬挂状的中空托架，所述热管从所述中空托架内穿过；所述真空管的开口用密封塞密封，露出热管的放热端插入到所述水箱中；相邻两真空管之间底部通过反光板连接。
2.如权利要求1所述的太阳能真空管热电一体化装置，其特征在于：相邻两真空管之间的间距为2mm；所述支架的水平板两端与所述真空管圆截面具有接触点，所述两接触点与真空管圆截面圆心的连线形成120°的夹角；所述相邻两真空管之间的反光板由两块水平板和两块倾斜板组成，所述两块水平板与其相应的真空管底部相切，并都向相邻真空管之间延伸，所述两块倾斜板都倾斜向上，两块倾斜板的下端都与其相应的水平板连接，两块倾斜板的上端连接在一起，所述两块倾斜板与水平线的夹角为19°。
3.如权利要求1或2所述的太阳能真空管热电一体化装置，其特征在于：所述支架的水平板两端以及竖直板的底端与真空管壁都通过胶接触。
4.如权利要求1或2所述的太阳能真空管热电一体化装置，其特征在于：所述反光板为滚压成型的光亮铝板，或者为贴有反光膜的塑料板。
5.如权利要求1或2所述的太阳能真空管热电一体化装置，其特征在于：所述中空托架为底部不封闭的圆环形状。
6.如权利要求1或2所述的太阳能真空管热电一体化装置，其特征在于：所述支架为铝合金支架。
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