CN103075827A - 一种可发电的直流式太阳能热电真空管 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开了一种可发电的直流式太阳能热电真空管，包括玻璃管、热水管和冷水管，热水管的外部套装有玻璃管，且热水管的一端封闭，热水管的开口端设于玻璃管的开口端，两者密封连接，热水管的内部套有冷水管，所述的热水管的外面套装有支撑翅片，在支撑翅片上设有DBC陶瓷基板，在DBC陶瓷基板上设有若干隔断，在每个隔断的两侧各设一个热电材料P和热电材料N，在每对热电材料P和热电材料N的上面连接有支撑翅片；每个热电材料P和热电材料N依次串联，最后的热电材料N和第一个热电材料P通过导线引到玻璃管口的正负电极。

Description

一种可发电的直流式太阳能热电真空管

技术领域

本发明涉及一种可发电的直流式太阳能热电真空管，属于太阳能热电技术领域。

背景技术

太阳能热电行业中，既能发电，又能产生热水的集热器很少，大多数是以单纯发电而设计的，这种设计，用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的，都是建立在太阳能的中高温利用上，成本比较高，并且无热水产生，常见的太阳能热发电形式有槽式，塔式，碟式三种系统这三种系统，共同的特征是占地面积大，都需要较大面积的空间，并且能够具备良好的光照条件，另外，还有其它一些问题，比如说，槽式发电系统的高温太阳能真空管，一旦安装好后，是不能再拆卸的，后期的维护比较麻烦；这三种发电系统也很难小型化，所以不能设计为单用户单系统。

发明内容

本发明目的是针对现有技术提供一种可发电的直流式太阳能热电真空管，是一种能小型化的热电发电装置，不同于传统的太阳能真空管，它在提供热水的同时，还能提供电能，另外，安装简单快捷，拆卸方便，密封效果好，真空度寿命更长。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种可发电的直流式太阳能热电真空管，包括玻璃管、热水管和冷水管，热水管的外部套装有玻璃管，且热水管的一端封闭，热水管的开口端设于玻璃管的开口端，两者密封连接，热水管的内部套有冷水管，所述的热水管的外面套装有第一支撑翅片，在第一支撑翅片上设有DBC陶瓷基板，在DBC陶瓷基板上设有若干隔断，在每个隔断的两侧各设一个热电材料P和热电材料N，相邻热电材料P和热电材料N构成一对，在每对热电材料P和热电材料N的上面连接有第二支撑翅片；所有热电材料P和热电材料N依次串联，串联后末端的热电材料N和第一个热电材料P分别通过导线引到玻璃管口的正负电极。

所述的热水管的管口设置有波纹管，在管腿上设有过渡法兰，过渡法兰上设有热水管孔与翻边，分别用于热水管的焊接和大法兰焊接，波纹管便于整个热电真空管与集热器上的主管连接。

所述的大法兰上设有过渡法兰孔、玻璃电极孔和翻边，过渡法兰孔用于焊接过渡法兰，玻璃电极孔用于焊接玻璃电极，且翻边与玻璃管的封接环焊接。

所述的玻璃电极焊接在大法兰上，且玻璃电极包括玻璃座、两个可伐丝和一个可伐管，所述的两个可伐丝穿过玻璃座，玻璃座的外面套装可伐管，且两个可伐丝用作两个电极分别与热电材料P和热电材料N相连，玻璃座用来固定和绝缘两个电极，可伐管便于与大法兰焊接。

所述的DBC陶瓷基板分为三层，从上到下依次为：金属层、陶瓷层和金属层，分别起导电、绝缘和导热的作用。

所述第一支撑翅片胀接在热水管上，且第一支撑翅片包括一个立翅、两个侧翅和一个热水管筒，热水管筒便于热水管穿入，一个立翅的两面都镀有吸收太阳能的膜层，这样能够吸收更多的太阳能热量，其中两个侧翅上设有卡槽，卡槽与DBC陶瓷基板配合，用于安装焊接DBC陶瓷基板。

所述大法兰上设有过渡法兰孔、玻璃电极孔和翻边，过渡法兰孔用于焊接过渡法兰，玻璃电极孔用于焊接玻璃电极，翻边的设计便于与封接环进行焊接；玻璃电极焊接在大法兰上，由玻璃座、可伐丝和可伐管组成，两个可伐丝用作两个电极，玻璃座用来固定和绝缘两个电极，可伐管便于与大法兰进行焊接。

所述DBC陶瓷基板、热电材料和支撑翅片共同组成了热电器件，DBC陶瓷基板分为三层，从上到下依次为：金属层、陶瓷层和金属层，分别起导电、绝缘和导热的作用，DBC陶瓷基板中间位置，在上面的金属层上设有隔断，这个隔断是为了防止电路短路，热电材料P和热电材料N分别焊接在这个隔断的两侧，热电材料P和热电材料N上面焊接有支撑翅片，这是系统中比较核心的部件。

所述封接环设计有薄边，这样便于和玻璃管进行烧结，封接环和玻璃烧接在一起；这样组成了一个罩玻璃管，对真空管内部的结构进行保护，使其正常工作；铜管支架是用来支撑热水管及其上面的全部器件，安装在热水管与玻璃管之间；铝帽用来保护玻璃管。

本发明的原理是：当太阳光照射到第一支撑翅片和第二支撑翅片上面时，第二支撑翅片特有的蓝色吸收膜层，能够有效的吸收95﹪的太阳光能量，这些能量被吸收后，通过膜层下面的铜片向中心方向传导，整个支撑翅片的中心区域并排分布着热电材料P和热电材料N，这两个热电的转换与热量的传导部件，在这里就分成了两个部分，先说热的部分，热量由这两个热电材料传导下来，到了DBC陶瓷基板，再由DBC陶瓷基板传导到第一支撑翅片，第一支撑翅片再把热量传导到热水管上面，这样热水管就能把其管内的工作介质加热，通过循环与热交换把蓝色吸收膜层吸收的太阳光热量以热能的形式传递出去，可以为用户提供热水等；再说热电的部分，热电的产生是离不开热水的，当第一支撑翅片吸收了太阳光线的能量，其表面温度会升高，同时，由于热量也被慢慢的传走，所以就在热电材料P和热电材料N的上表面与下表面形成一定的温差，上表面为热端，下表面为冷端，这样，就在热电材料P、热电材料N、第一支撑翅片与DBC陶瓷基板之间形成了电流，从而产生了热电，这些电量通过玻璃管内的导线，被传递到外面的储存设备中。

本发明的有益效果是：

本发明的可发电的直流式太阳能热电真空管，是一种能小型化的热电发电装置，不同于传统的太阳能真空管，它在提供热水的同时，还能提供电能，另外，安装简单快捷，拆卸方便，密封效果好，真空度寿命更长。

附图说明

图1本发明的侧面结构示意图；

图2本发明的热电器件侧面视图；

图3本发明的热电器件断面视图；

图4本发明的玻璃电极主视图；

图5本发明的热水管组件主视图；

图6本发明的罩玻璃管主视图；

图7本发明的支撑翅片断面视图；

图8本发明的DBC陶瓷基板主视图；

图9本发明的过渡法兰主视图；

图10本发明的铜管支架主视图；

图11本发明的大法兰主视图。

图中，1、热水管；2、冷水管；3、过渡法兰；4、大法兰；5、封接环；6、玻璃电极；7、玻璃管；8、波纹管；9、正极导线；10、负极导线；11、铜管支架；12、第一支撑翅片；13、DBC陶瓷基板；14、热电材料P；15、热电材料N；16、第二支撑翅片；17、铝帽；18、蒸散型吸气剂；19、封接环的薄边；20、玻璃尾管；21、DBC陶瓷基板上层金属；22、DBC陶瓷基板中间陶瓷；23、DBC陶瓷基板下层金属；24、隔断；25、过渡法兰上的热水管孔；26、过渡法兰上的翻边；27、过渡法兰孔；28、玻璃电极孔；29、翻边；30、立翅；31、热水管筒；32、卡槽；33、侧翅；34、可伐丝；35、可伐管；36、玻璃座；37、底支腿；38、热水管座；39、侧支腿；42、热水管组件；43、罩玻璃管。

具体实施方式

下面结合附图1-11对本发明进行详细说明：

一种可发电的直流式太阳能热电真空管，包括热水管1、冷水管2、过渡法兰3、大法兰4、封接环5、玻璃电极6、玻璃管7、波纹管8、正极导线9、负极导线10、铜管支架11、第一支撑翅片12、DBC陶瓷基板13、热电材料P14、热电材料N15、第二支撑翅片16、铝帽17、蒸散型吸气剂18。

热水管1的外部套装有玻璃管7，且热水管1的一端封闭，热水管1的开口端设于玻璃管7的开口端，两者密封连接，热水管1的内部套有冷水管2，所述的热水管1的外面套装有第一支撑翅片12，在第一支撑翅片12上设有DBC陶瓷基板13，在DBC陶瓷基板13上设有若干隔断24，在每个隔断24的两侧各设一个热电材料P14和热电材料N15，在每对热电材料P14和热电材料N15的上面连接有第二支撑翅片16；每个热电材料P14和热电材料N15依次串联，最后的热电材料N15和第一个热电材料P14分别通过正极导线9和负极导线10引到玻璃管7口的正负电极。

所述的热水管1的管口设置有波纹管8，在管腿上设有过渡法兰3，过渡法兰3上设有热水管1孔与翻边，分别用于热水管1的焊接和大法兰4焊接，波纹管8便于整个热电真空管与集热器上的主管进行连接。

所述的大法兰4上设有过渡法兰孔27、玻璃电极孔28和翻边29，过渡法兰孔27用于焊接过渡法兰，玻璃电极孔28用于焊接玻璃电极6，且翻边29与玻璃管7的封接环5进行焊接。

所述的玻璃电极6焊接在大法兰4上，且玻璃电极6包括玻璃座36、两个可伐丝34和一个可伐管35，所述的两个可伐丝34穿过玻璃座36，玻璃座36的外面套装可伐管35，且两个可伐丝34用作两个电极分别与热电材料P和热电材料N相连，玻璃座36用来固定和绝缘两个电极，可伐管35便于与大法兰4进行焊接。

所述的DBC陶瓷基板13分为三层，从上到下依次为：DBC陶瓷基板上层金属21；DBC陶瓷基板中间陶瓷22；DBC陶瓷基板下层金属23，分别起导电、绝缘和导热的作用。

所述第一支撑翅片12胀接在热水管1上，且第一支撑翅片12包括一个立翅30、两个侧翅33和一个热水管筒31，热水管筒31便于热水管1穿入，一个立翅30的两面都镀有吸收太阳能的膜层，这样能够吸收更多的太阳能热量，其中两个侧翅33上设有卡槽32，卡槽32与DBC陶瓷基板13配合，用于安装焊接DBC陶瓷基板13。

热水管放置在支架上，且支架包括底支腿37；热水管座38和侧支腿39，具体装置如图10所示。

实施步骤如下：

热电器件41的制作：先将DBC陶瓷基板13上层金属层21隔断24的两侧涂抹上一层锡膏，这是一层焊接材料，再把电材料P14和热电材料N15分别两侧涂抹有锡膏的上面，然后再把支撑翅片16的底面涂抹上锡膏，放到电材料P14和热电材料N15上面，放到加热平台进行焊接，焊接好以后，把DBC陶瓷基板13最两端的电材料P14和热电材料N15两侧，分别焊接好正极导线9和负极导线10，最后再把两组这样的器件的DBC陶瓷基板下层金属层23放入到第一支撑翅片12上的卡槽32内，进行焊接，热电器件41完成；见图2和图3。

玻璃电极6的制作：先将可伐丝34固定的工装内，再用可伐管35将可伐丝34套在其内部，加以固定，倒入玻璃粉，放到加热平台进行加热，直到玻璃粉熔化，最后慢慢冷却，形成玻璃座36，玻璃电极6完成；见图4。

热水管组件42的制作：先将热水管1穿进过渡法兰3上的热水管孔25，进行焊接，热水管1与过渡法兰3焊接在一起，再把玻璃电极6穿进大法兰4的玻璃电极孔28，进行焊接，焊接完成后，再把过渡法兰上3的翻边26对齐大法兰4的过渡法兰孔27进行焊接，这样热水管1、过渡法兰3、玻璃电极6和大法兰4就组成了热水管组件42，热水管组件42完成；见图5罩玻璃管43的制作：先将玻璃管7烧结上一个玻璃尾管20，再把封接环的薄边19烧结上一层玻璃，最后把封接环5的薄边玻璃层与玻璃管7烧结在一起，这样玻璃管7、玻璃尾管20和封接环5就组成了罩玻璃管43，罩玻璃管43完成；见图6。

组装：先将热水管组件42的热水管1穿进第一支撑翅片12的热水管筒31，用胀管机把它两胀接在一起，分别用正极导线9和负极导线10连接到玻璃电极6的两个可伐丝34上，再把铜管支架11上的热水管座38套到热水管1上去，间隔一定的距离安装一个，把蒸散型吸气剂18焊接到热水管1尾部的一个支架11上去，然后把它们一起装进罩玻璃管43，把大法兰的翻边29与封接环5焊接好，用抽真空设备连接好玻璃尾管20，抽成真空，这样罩玻璃管内形成了一个真空层，最后粘好铝帽17，把冷水管2放入热水管1内，组装完成，且冷水管2的两端开口。

Claims (8)

1.一种可发电的直流式太阳能热电真空管，其特征在于：包括玻璃管、热水管和冷水管，热水管的外部套装有玻璃管，且热水管的一端封闭，热水管的开口端设于玻璃管的开口端，两者密封连接，热水管的内部套有冷水管，所述的热水管的外面套装有第一支撑翅片，在第一支撑翅片上设有DBC陶瓷基板，在DBC陶瓷基板上设有若干隔断，在每个隔断的两侧各设一个热电材料P和热电材料N，相邻热电材料P和热电材料N构成一对，在每对热电材料P和热电材料N的上面连接有第二支撑翅片；所有热电材料P和热电材料N依次串联，串联后末端的热电材料N和第一个热电材料P分别通过导线引到玻璃管口的正负电极。

2.如权利要求1所述的一种可发电的直流式太阳能热电真空管，其特征在于：所述的热水管的管口设置有波纹管，在管腿上设有过渡法兰，过渡法兰上设有热水管孔与翻边，所述热水管孔与热水管配合，波纹管与集热器上的主管连接。

3.如权利要求2所述的一种可发电的直流式太阳能热电真空管，其特征在于：所述的大法兰上设有过渡法兰孔、玻璃电极孔和翻边，过渡法兰孔用于焊接过渡法兰，玻璃电极孔用于焊接玻璃电极，且翻边与玻璃管的封接环焊接。

4.如权利要求3所述的一种可发电的直流式太阳能热电真空管，其特征在于：所述的玻璃电极焊接在大法兰上，且玻璃电极包括玻璃座、两个可伐丝和一个可伐管，所述的两个可伐丝穿过玻璃座，玻璃座的外面套装可伐管，且两个可伐丝用作两个电极分别与热电材料P和热电材料N相连。

5.如权利要求1所述的一种可发电的直流式太阳能热电真空管，其特征在于：所述的DBC陶瓷基板分为三层，从上到下依次为：金属层、陶瓷层和金属层。

6.如权利要求1所述的一种可发电的直流式太阳能热电真空管，其特征在于：所述第一支撑翅片胀接在热水管上，且第一支撑翅片包括一个立翅、两个侧翅和一个热水管筒，热水管筒便于热水管穿入，一个立翅的两面都镀有吸收太阳能的膜层，这样能够吸收更多的太阳能热量，其中两个侧翅上设有卡槽，卡槽与DBC陶瓷基板配合，用于安装焊接DBC陶瓷基板。

7.如权利要求1所述的一种可发电的U型管式太阳能热电真空管，其特征在于：在热管的外面连接有热管支架，支架的两端与玻璃管的内壁相连，在尾部的支架上连接有蒸散型吸气剂。

8.如权利要求1所述的一种可发电的U型管式太阳能热电真空管，其特征在于：在所述的玻璃管的尾部设有铝帽。

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