CN103562655A - 设有内压指示器的真空太阳能集热板 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种真空太阳能集热板(1),该类型的真空太阳能集热板(1)包括:真空密封的外壳(10),其具有至少一个太阳辐射能透过的前板(11)和用于所述前板(11)的支撑结构(12);热吸收部件,其封装在所述真空密封的外壳(10)内;以及主吸气剂部件,其用于保持真空外壳(10)内的真空环境,其中真空太阳能集热板(1)还包括沉积在所述前板(11)的内侧上的反应材料的压力指示点(13),当所述外壳内的压力超过阈值时,所述反应材料经历从所述真空密封的外壳(10)的外部可观察到的反应。

Description

设有内压指示器的真空太阳能集热板
技术领域
本发明涉及一种设有内压指示器的真空太阳能集热板,并且涉及一种用于制造所述真空太阳能集热板的相关方法。
背景技术
众所周知,真空太阳能集热板包括真空密封的外壳,其中至少前板对太阳辐射是透明的。该集热板包括设置在真空外壳内的热吸收器和传送导热流体的管道。
因此,太阳辐射经过前板进入真空外壳,通过热吸收器收集起来并且转换成热量。然后将转换的热量传递到流入管道中的导热流体。
例如,在公开号为WO2010/003653的PCT申请中描述了同一申请人的一种公知类型的真空太阳能集热板。
作为现有太阳能集热板的一个特征的外壳内的真空,极大地减少了导致装置更高效率的对流热损失。在现有技术的高真空面板中,为了忽略对流损失,内压应保持在10-3托以下。
为了保持所述随时间变化的高真空环境,将能够通过化学反应或吸收来俘获残余气体分子的吸气剂材料封装在该真空外壳内。这种布置通常称为吸气泵。
然而,当这种压力超过10-2托时,吸气泵的饱和度和/或对真空外壳的真空密封的破坏会导致该面板内压的逐渐上升,引起该面板效率的突然下降。
在这种情形下,尽快地检测临界条件至关重要,以便置换受损的真空面板并且恢复加热设备的初始效率。然而,面板的视觉检查也许不足以估算初始高真空环境的部分损失。实际上,很难检测到由于大气压力引起的真空外壳变形的变化,因为所述变化通常与压力差呈现线性关系,因此仅当内压超过10托时才可观察到,具有三个数量级的数值高于面板效率下降到不可接受水平的数值。
一种对真空太阳能集热板的内压进行检测和检验的公知方案是将高真空计量器附接到面板本身上;然而,由于这种计量器的高成本,因此将该计量器附接到组成热功率设备的每个面板上在商业上是不可接受的。
因此,本发明的潜在技术问题是提供一种具有既精确又高性价比的内压指示器的真空太阳能集热板。
发明内容
对于上述技术问题,一种方案是提供一种真空太阳能集热板,该类型的真空太阳能集热板包括:真空密封的外壳,其具有至少一个太阳辐射能透过的前板和用于所述前板的支撑结构;热吸收部件,其封装在所述真空密封的外壳内;以及主吸气剂部件,其用于保持真空外壳内的高真空,其中所述真空太阳能集热板还包括沉积在所述前板内侧上的反应材料的压力指示点(pressure indicator spot)。当所述外壳内的压力超过阈值时,反应材料经历从真空密封的外壳的外部可观察到的反应。
本发明的潜在构思在于使用反应材料的点,以便在视觉上检测真空密封的外壳内的高真空环境的损失。
有益的是,这样一种反应材料可以是元素钡。
当钡与进入真空外壳内的气体分子快速反应时,随着压力增大,钡点的尺寸将会减小,最终从银色变为白色,因此表明该面板已经被置换。
应当注意的是,即使有时将钡用作真空系统中的吸气剂,但在本发明中使用这种元素也具有不同的目的,即检测高于预设阈值的内压的任意增加。实际上,如上所述,除了压力指示点外,根据本发明的真空太阳能集热板还具有主吸气剂部件。
由于该点不执行吸气泵的功能,因此可以适当地限制其尺寸;这一点极其重要,因为反应材料在前板上的大量沉积会显著降低前板的透明度,因此导致面板效率下降。
基于相同原因,优选的是使用非闪蒸式吸气剂类型(flash getter type)的主吸气剂部件。例如,该主吸气剂部件有益地包括公知的非蒸发型吸气剂。
如上所述,压力指示点应保持尽可能的小,可能不超过10平方厘米,以便不阻挡太阳辐射。
基于相同原因,其面积应该优选地至多为前板总透明面积的1%。
此外,反应材料的数量和压力指示点的尺寸识别确定在点形貌方面的变化的压力阈值。有益地,压力指示点的面积应该保持在1平方厘米和3平方厘米之间,而反应材料的总量应该保持在1毫克至5毫克之间。当内压达到大约10-2托的临界值时,具有这种特征的钡点将会改变尺寸和/或颜色。
有益地,根据本发明的真空太阳能集热板可以包括反应材料贮存器,其牢固地附接到邻接前板内侧的支撑结构上。在制造步骤中使用所述贮存器,其被预先布置为在反应材料升华之前容纳该反应材料。
该贮存器优选为环状,其可以放置在距前板的内侧1毫米至3毫米之间的距离处。
上述提及的贮存器可以是一种在市场上可买到的具有预先确定容量的反应材料的闪蒸式吸气器。
该支撑结构可以包括后板和将所述后板连接到所述前板的多个立柱,并且可以将上述提及的贮存器牢固地附接到一个所述立柱上。
优选地,真空太阳能集热板的前板实质上是平坦的。
同样,通过用于制造真空太阳能集热板的方法来解决上述的技术问题,所述方法包含下述步骤:
提供真空密封的外壳,其具有至少一个太阳辐射能透过的前板和用于所述前板的支撑结构;
提供封装在所述真空密封的外壳内的热吸收部件;
提供用于保持真空外壳内的真空环境的主吸气剂部件;
将反应材料沉积在所述前板的内侧上,以便当所述外壳内的压力超过阈值时,形成经历从该真空密封的外壳外部可观察到的反应的压力指示点。
有益地是,将反应材料沉积在所述前板内侧上的步骤还包括步骤:
将容纳所述反应材料的贮存器附接到邻接所述前板内侧的支撑结构上;
通过感应方式加热所述反应材料,致使所述材料蒸发并且沉积在所述前板的内侧上,一般形成所述压力指示点(闪蒸步骤)。
当使用元素钡时,在闪蒸之前放置在贮存器内的材料的量优选地为1毫克至5毫克。
通过参照用于示例而非限制性目地所提供的附图,根据下文中概括的对本申请的优选实施例而非唯一实施例的详细的说明,其它特征和益处将会变得显而易见。
附图说明
在附图中:
图1示意性地示出了根据本发明的真空太阳能集热板;以及
图2示意性地示出了图1的真空太阳能集热板的细节。
具体实施方式
参照附图,尤其是图1,显示了贯穿全文以数字1表示的根据本发明的真空太阳能集热板。
真空太阳能集热板1包括真空密封的外壳10,其顺次由太阳辐射能透过的前板11和支撑前板11的支撑结构12构成。
支撑结构12包括实质上是矩形的后板12a和从后板12a的周边突起的侧壁12c。前板11实质上是平坦的玻璃板,其关闭由后板12a和侧壁12c形成的盒状结构。支撑结构12还包括将后板12a连接到前板的多个立柱12b。立柱12b的主要功能是支撑抵抗大气压力的玻璃板。
公知的热吸收部件封装在真空密封的外壳内;所述热吸收部件热连接到横跨真空密封的外壳10的管道。为了简便的目的,热吸收部件和管道在附图中已被省略。
在真空密封的外壳内提供非蒸发吸气剂,优选的是吸气剂为与热吸收部件良好热接触的药丸形式。为了简便的目的,非蒸发吸气剂部件在附图中已被省略。非蒸发吸气剂代表在真空密封的外壳10内起作用的主吸气剂部件。
由于闪蒸式吸气剂会降低构成前板11的窗玻璃的透明度,转而又会降低真空太阳能集热板1的效率,因此已将非蒸发吸气剂选为闪蒸式吸气剂的优选替代物。
真空太阳能集热板1包括设置在前板11上的压力指示点13。
压力指示点13由元素钡的薄膜组成,该薄膜通过下面阐述的闪蒸处理沉积在前板11的内侧上。压力指示点13呈现大致圆形形状,并且具有在1平方厘米至3平方厘米之间的面积。考虑到前板的总的透明表面是1平方米,压力指示点13仅占这个表面的不足1%。
只要保持真空密封的外壳内的高真空,那么压力指示点13就有具有银色;只要内压上升到10-2托以上,压力指示点13的尺寸就减小和/或压力指示点13就变成提供对问题的指示清楚可见的白色。
压力指示点13沉积在支撑结构12的一个立柱12b附近。环状的贮存器14牢固地附接到立柱12b上。贮存器14放置于沉积在距前板11的内侧1毫米到3毫米之间的距离处的压力指示点13的正下方,并且朝向前板11打开。
如下所述,在制造真空太阳能集热板1的闪蒸步骤中使用这种贮存器。
贮存器14充满适量的(1毫克至3毫克)与其他化合物混合在一起的元素钡以促进下述公知的闪蒸处理。当将真空密封的外壳10排空且密封时,通过感应加热使贮存器14的温度上升直到发生放热反应。随后元素钡蒸发,在前板11的内侧上形成表示压力指示点13的薄膜。
显而易见,对于本领域技术人员而言,在满足落入由下述权利要求限定的本发明的保护范围内的可能及特定需要的目的的情况下,可对上述的本发明做出多种修改或改变。

Claims (16)

1.一种真空太阳能热板(1),包括:真空密封的外壳(10),其具有至少一个太阳辐射能透过的前板(11)和用于所述前板(11)的支撑结构(12);热吸收部件,其封装在所述真空密封的外壳(10)内;以及主吸气剂部件,其用于保持所述真空外壳(10)内的真空环境,其特征在于,所述真空太阳能热板(1)还包括沉积在所述前板(11)的内侧上的反应材料的压力指示点(13),当所述外壳内的压力超过阈值时,所述反应材料经历从所述真空密封的外壳(10)的外部可观察到的反应。
2.根据权利要求1所述的真空太阳能集热板(1),其特征在于,在所述前板(11)上的所述压力指示点(13)具有至多10平方厘米的面积。
3.根据权利要求2所述的真空太阳能集热板(1),其特征在于,所述压力指示点(13)的面积在1平方厘米至3平方厘米之间。
4.根据前述任一权利要求所述的真空太阳能集热板(1),其特征在于,所述压力指示点(13)的面积至多是前板(11)总透明面积的1%。
5.根据前述任一权利要求所述的真空太阳能集热板(1),其特征在于,形成所述压力指示点(13)的反应材料的量在1毫克至5毫克之间。
6.根据前述任一权利要求所述的真空太阳能集热板(1),其特征在于,形成所述压力指示点(13)的反应材料是元素钡。
7.根据前述任一权利要求所述的真空太阳能集热板(1),其特征在于,所述主吸气剂部件包括非蒸发吸气剂。
8.根据前述任一权利要求所述的真空太阳能集热板(1),其特征在于,贮存器(14)牢固地附接到邻接所述前板(11)内侧的支撑结构(12)上,所述贮存器(14)被预先设置为在反应材料闪蒸之前容纳所述反应材料。
9.根据权利要求8所述的真空太阳能集热板(1),其特征在于,所述贮存器(14)放置在距所述前板(11)内侧1毫米至3毫米之间的距离处。
10.根据权利要求8或9所述的真空太阳能集热板(1),其特征在于,所述支撑结构(12)包括后板(12a)和将所述后板(12a)连接到所述前板(11)的多个立柱(12b),所述贮存器(14)牢固地附接到一个所述立柱(12b)上。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的真空太阳能集热板(1),其特征在于,所述贮存器(14)是环状的。
12.根据前述任一权利要求所述的真空太阳能集热板(1),其特征在于,所述前板(11)实质上是平坦的。
13.一种用于制造根据前述任一权利要求所述的真空太阳能集热板(1)的方法,包括步骤:
提供真空密封的外壳(10),其具有至少一个太阳辐射能透过的前板(11)和用于所述前板(11)的支撑结构(12);
提供封装在所述真空密封的外壳(10)内的热吸收部件;
提供用于保持真空外壳(10)内的真空环境的主吸气剂部件;
其特征在于,还包括步骤:
将反应材料沉积在所述前板(11)的内侧上,以当所述外壳内的压力超过阈值时,形成经历从所述真空密封的外壳(10)的外部可观察到的反应的压力指示点(13)。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,将反应材料沉积在所述前板(11)内侧上的步骤还包括步骤:
将容纳给定量的所述反应材料的贮存器(14)附接到邻接所述前板(11)的内侧的所述支撑结构(12)上;
通过感应方式加热所述反应材料,致使所述材料蒸发并且沉积在所述前板的内侧上,以便形成所述压力指示点(13)。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述反应材料是元素钡。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,放置在所述贮存器(14)内的元素钡的量为1毫克至5毫克。
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