CN103245090B - 单套管真空玻璃集热器 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种单套管真空玻璃集热器，其包括大直径真空玻璃直通管即大管，以及小直径直通集热管即小管；在大管内布置一根或多根小管，大管和小管之间为中间层；大管包括外管和内管，两者间隔以真空层；大管的内管的外壁面非太阳直射侧布置有低发射层，低发射层为发射率低于12%的选择性吸收层。本发明通过在大管的内管的外壁面非太阳直射侧布置低发射层，能够有效地聚集太阳光热量，不单独增加反射板，其成本低，应用可靠，集热效率高。

Description

单套管真空玻璃集热器
技术领域
本发明涉及太阳能集热器技术领域，具体来说，本发明涉及一种单套管真空玻璃集热器。
背景技术
太阳能在60摄氏度到400摄氏度的集热应用往往采用金属管聚焦技术。典型的如复合抛物面聚光CPC太阳能集热器。其特征为将太阳能光线通过反射聚集到涂有吸热层的金属材料表面。
当前的技术采用金属管具有成本高、金属和玻璃封装困难、由于金属热膨胀系数大，在中高温应用吸热涂层容易剥离、CPC反射板多处于大气环境中，受雨雪尘粉对反射效率和反射面寿命影响大等问题。另外单独增加反射板对于集热器的成本影响明显。
而全真空玻璃的集热器存在热炸的风险。此外，当前的类似单套管的集热结构均未充分考虑通过真空外管辐射散热的问题。
此外，此前的技术方案采用的反射方案要么需要附加反射板，增加产品成本。要么聚光效果差，无法充分针对集热管反射。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单套管真空玻璃集热器，其成本低，应用可靠，集热效率高。
为达到上述目的，本发明提供一种单套管真空玻璃集热器，其特点是，包括大直径真空玻璃直通管即大管，以及小直径直通集热管即小管；在所述大管内布置一根或多根所述小管，所述大管和所述小管之间为中间层；所述大管包括外管和内管，两者间隔以真空层；所述大管的内管的外壁面非太阳直射侧布置有低发射层，所述低发射层为发射率低于12%的选择性吸收层。
所述的单套管真空玻璃集热器，其进一步特点是，所述低发射层为沿所述内管的外壁面布置的吸热膜。
所述的单套管真空玻璃集热器，其进一步特点是，所述吸热膜覆盖所述内管的外壁面的圆周角度为140度到240度之间。
所述的单套管真空玻璃集热器，其进一步特点是，所述低发射层采用真空磁控溅射工艺来制作，并在目标镀膜管外使用一覆盖结构进行部分覆盖，使所述大管部分透光的同时制成所述低发射层。
所述的单套管真空玻璃集热器，其进一步特点是，所述覆盖结构的材料为PVC塑料材料。
所述的单套管真空玻璃集热器，其进一步特点是，所述小管的外壁面上布置有集热层。
所述的单套管真空玻璃集热器，其进一步特点是，所述小管上布置有集热翅片，所述集热翅片上具有集热材料。
所述的单套管真空玻璃集热器，其进一步特点是，所述大管的外管管壁下部非透光部分布置有反射层，用于提高所述大管的热辐射保温性能。
所述的单套管真空玻璃集热器，其进一步特点是，所述大管的内管的非透光部分在玻璃拉制过程中，在其内壁面或外壁面形成多个厚度增加在玻璃最小壁厚一倍以内的多棱反射层；所述多棱反射层位于与对应内壁面或外壁面圆面的切面的内侧，并与所述切面的夹角在10度到40度之间。
所述的单套管真空玻璃集热器，其进一步特点是，所述多棱反射层上布置有反射层，所述反射层将光汇聚到所述小管或所述集热翅片的表面。
本发明的单套管真空玻璃集热器通过在大管的内管的外壁面非太阳直射侧布置低发射层，能够有效地聚集太阳光热量，不单独增加反射板，其成本低，应用可靠，集热效率高。
附图说明
图1为本发明实施例1的单套管真空玻璃集热器的主视图。
图2是图1中B处的局部放大示意图。
图3是本发明实施例1的单套管真空玻璃集热器沿图1中A-A线的剖视图。
图4是图3中C处的局部放大示意图。
图5是本发明实施例2的单套管真空玻璃集热器沿图1中A-A线的剖视图。
图6是图5中C处的局部放大示意图。
图7-1是本发明实施例3的单套管真空玻璃集热器沿图1中A-A线的剖视图。
图7-2是图7-1中C处的局部放大示意图。
图8是本发明实施例4的单套管真空玻璃集热器沿图1中A-A线的剖视图。
图9是本发明低发射膜溅镀工艺的真空腔室的构造图。
附图标记集中说明：
1．真空层；2．大管外管；3．小管；4．大管内管；5．反射层；6．低发射层；7．小管集热层；8．小管密封端头；9．内密封环；10．外密封环；11．连接保温套；12．中间层；13．中间层；14．多棱反射层的凹面结构；15．低发射层；16．集热翅片；17．导热管。
具体实施方式
如图1至图2所示，该单套管真空玻璃集热器包括大直径真空玻璃直通管（简称大管）以及小直径直通集热管（简称小管）3。在大管内布置有一根或多根小管3，大管和小管3之间为中间层12。大管包括外管2和内管4，两者间隔以真空层1。大管的内管4的外壁面非太阳直射侧布置有低发射层6，低发射层6为发射率低于12%的选择性吸收层。该低发射层6可以为沿内管4的外壁面布置的吸热膜。大管的外管2管壁下部非透光部分还布置有反射层5，用于提高大管的热辐射保温性能。
如图3至图6所示，吸热膜覆盖内管4的外壁面的圆周角度可以为140度到240度之间。另外，小管3的外壁面上也布置有集热层7。
如图7-1至图7-2所示，小管3上还可以布置有集热翅片16，集热翅片16上具有集热材料。如图8所示，大管与小管3之间的中间层中还可以设置渐开线形的渐变反射板，方向也是在非阳光直射侧。
如图9所示，低发射层6可以利用现有旋转镀膜设备采用真空磁控溅射工艺来制作，并在目标镀膜管外使用一覆盖结构进行部分覆盖，使大管部分透光的同时制成低发射层6。该覆盖结构的材料为PVC塑料材料。真空磁控溅射工艺可以描述如下：公转盘绕真空溅射靶做圆周运动，在此过程中管自传盘带动管和溅射挡板做自传运动，通过溅射靶对管进行镀膜。由于溅射挡板的存在，镀膜只给每只管轴向一半圆柱面进行镀膜。
回到如图4和图6所示，大管的内管4的非透光部分在玻璃拉制过程中，在其内壁面或外壁面可以形成多个厚度增加在玻璃最小壁厚一倍以内的多棱反射层，该多棱反射层具有凹面结构14。多棱反射层可以位于与对应内壁面或外壁面圆面的切面的内侧，并与切面的夹角在10度到40度之间。多棱反射层上还布置有反射层5，反射层5用以将光汇聚到小管3或集热翅片16的表面。

Claims (10)

1.一种单套管真空玻璃集热器，其特征在于，包括大直径真空玻璃直通管即大管，以及小直径直通集热管即小管；在所述大管内布置一根或多根所述小管，所述大管和所述小管之间为中间层；所述大管包括外管和内管，两者间隔以真空层；所述大管的内管的外壁面非太阳直射侧布置有低发射层，所述低发射层为发射率低于12%的选择性吸收层。
2.如权利要求1所述的单套管真空玻璃集热器，其特征在于，所述低发射层为沿所述内管的外壁面布置的吸热膜。
3.如权利要求2所述的单套管真空玻璃集热器，其特征在于，所述吸热膜覆盖所述内管的外壁面的圆周角度为140度到240度之间。
4.如权利要求2所述的单套管真空玻璃集热器，其特征在于，所述低发射层采用真空磁控溅射工艺来制作，并在目标镀膜管外使用一覆盖结构进行部分覆盖，使所述大管部分透光的同时制成所述低发射层。
5.如权利要求4所述的单套管真空玻璃集热器，其特征在于，所述覆盖结构的材料为PVC塑料材料。
6.如权利要求1所述的单套管真空玻璃集热器，其特征在于，所述小管的外壁面上布置有集热层。
7.如权利要求1所述的单套管真空玻璃集热器，其特征在于，所述小管上布置有集热翅片，所述集热翅片上具有集热材料。
8.如权利要求1所述的单套管真空玻璃集热器，其特征在于，所述大管的外管管壁下部非透光部分布置有反射层，用于提高所述大管的热辐射保温性能。
9.如权利要求1或7所述的单套管真空玻璃集热器，其特征在于，所述大管的内管的非透光部分在玻璃拉制过程中，在其内壁面或外壁面形成多个厚度增加在玻璃最小壁厚一倍以内的多棱反射层；所述多棱反射层位于与对应内壁面或外壁面圆面的切面的内侧，并与所述切面的夹角在10度到40度之间。
10.如权利要求9所述的单套管真空玻璃集热器，其特征在于，所述多棱反射层上布置有反射层，所述反射层将光汇聚到所述小管或所述集热翅片的表面。
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