CN1056442C

CN1056442C - 可拆装的热管－－真空管太阳能集热器件

Info

Publication number: CN1056442C
Application number: CN92111537A
Authority: CN
Inventors: 罗鸣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-10-01
Filing date: 1992-10-01
Publication date: 2000-09-13
Anticipated expiration: 2007-10-01
Also published as: CN1084955A

Abstract

本发明公开了一种可拆装的热管-真空管太阳能集热器件，适合于利用太阳能来提供热水、开水、采暖、干燥、太阳房、空调、制冷、制水、抽水和发电等领域，用作全天候收集太阳能的集热元器件。

它由外表面涂复太阳能选择性吸收涂层的热管，安装于内、外玻璃明管之间抽真空的全玻璃真空管内，用可拆装的连接组件密封隔热，并连接成一完整的器件而构成，因而加工容易，工艺简单，技术要求容易达到，设备投资少，合格率大，生产率高，制造运输使用和维修简便，能大幅度降低其造价和维修费。

Description

可拆装的热管——真空管太阳能集热器件

本发明涉及一种热管——真空管太阳能集热器件，特别是一种可拆装的热管——真空管太阳能集热器件，适合于利用太阳能来供应熟水、开水、空调、制冷、制冰、采暖、干燥、太阳房、抽水和发电等领域，用作全天候收集太阳能的集热元器件。

现有的热管——真空管太阳能集热器件是由单层玻璃明管与金属热管之间密封成固定连接，并抽真空，不可拆装，不能分离与组合，因而带来了以下缺陷：(1)在单层玻璃明管与金属热管之间密封成固定连接，技术要求高，加工难度大，容易炸裂，合格率小，生产率低，加工成本高。

(2)由于在玻璃明管与金属热管之间抽真空时，必须加热，一般温度达350℃～500℃范围内，以驱逐真空区间内各种物质内部潜伏的气体，使之抽净，以免日后放气，影响真空度，因而在加热抽真空时，高温对热管和翼片外表面涂复的太阳能吸收涂层带来严重影响，容易起皮、龟裂和脱落，因此对太阳能吸收涂层材料要求高，涂复技术要求严，工艺复杂，设备投资多，制造成本高。由于有以上缺陷，致使国内外现有热管——真空管太阳能集热器件造价高，还不能够在太阳能利用的各个领域中，广泛地大面积地推广使用。

本发明经检索、查阅和市场调查，至今未发现国内外有可拆装的热管——真空管太阳能集热器件，而只有成固定连接的热管式真空管太阳能集热器，可供参考的资料有：

①BTZ-I型热管式真空管太阳能集热器简介：

它是由联合国开发暑和西德科技部资助，由北京太阳能研究所研制成功的一种成固定连接的热管式真空管太阳能集热器。〔见附件(一).〕

②SOLAR THERMAL PUMP LNMBOK. TUVRHEINLAND，INSTITUE FOR ENERGY TECHNOLOGYAND ENVIRONMENTAL PROTECTION. BPP TEKNOLOGI，DIRECTOROTE FOR ENERGY CONVERION ANDCONSEVATION TECHNOLO GY.〔见附件(二).〕

本发明的任务是要提供一种可拆装的热管——真空管太阳能集热器件，它在结构上能使热管与全玻璃真空管之间可拆开分离，又可连接组合，装配成一整体的元器件——热管——真空管太阳能集热器件，其目的在于使其制造、运输、使用和维修简易方便，使之能大幅度地降低造价和维修费，从而能在太阳能利用的各个领域中大面积广泛地推广应用。

本发明是这样实现的：将外表面涂复太阳能光谱选择性吸收涂层的热管和内、外玻璃明管之间抽真空的全玻璃真空管分别加工，制成单独的元器件，然后用可拆装的连接组件将热管与真空管组合连接，装配成可拆装的热管——真空管太阳能集热器件。

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是内、外玻璃明管下端各个封底的且热管不带翼片的可拆装的热管——真空管太阳能集热器件的纵向剖视图。

图2是真空管为直通式的且热管带翼片的可拆装的热管——真空管太阳能集热器件纵向剖视图。

图3为图2中沿NN线的横向剖视图。

图4为热管带平板形状翼片的可拆装的热管——真空管太阳能集热器件横向剖视示意图。

图5为热管带园筒形翼片的可拆装的热管——真空管太阳能集热器件横向剖视示意图。

图6为热管带渐开线曲面形状的翼片的可拆装的热管——真空管太阳能集热器件横向剖视示意图。

图7为热管带抛物面形状的翼片的可拆装的热管—真空管太阳能集热器件横向剖视示意图。

图8为吸液芯的纵向剖视图。

图9为吸液芯的沿图8中MM线横向剖视图。

这种可拆装的热管——真空管太阳能集热器件是将外表面涂复太阳能光谱选择性吸收涂层〔6〕的热管〔21〕安装于内、外玻璃明管之间抽真空的全玻璃真空管〔20〕内，用可拆装的连接组件〔19〕密封隔热并连接成一完整的器件而构成。

其热管〔21〕是由带有或不带翼片〔9〕的金属管〔5〕两端封闭，在金属管〔5〕和翼片〔9〕的外表面涂复太阳能光谱选择性吸收涂层〔6〕，封闭前在金属管〔5〕内腔装有或不装吸液芯〔23〕，并在抽真空后，充有适量的工质〔4〕——液体【例如蒸馏水、乙醇、液氨、或氟里昂等】或溶液【例如氨水、盐水等】或混合液体【例如酒精加蒸馏水等】，【备注：所谓充有适量的工质〔4〕，它与工质成分有关，与热管〔21〕内腔直径与长度有关，可通过实验分别确定.】在热管的冷凝段〔A〕带有或不带翅片〔16〕，在热管的蒸发段〔B〕装有园片支架〔2〕或用硅橡胶或石棉布制成的支承套〔2A〕和〔2B〕，其支承套或园片支架是用以将热管〔21〕支承于全玻璃真空管〔20〕内而构成。

其热管〔21〕所带翼片可以是平板形状的翼片〔9A〕、园筒形状的翼片〔9B〕、渐开线曲面形状的翼片〔9C〕或抛物面形状的翼片〔9D〕。

其热管内的吸液芯〔23〕是由耐腐蚀、耐高温的海棉状多孔非金属材料，【例如石棉纤维】或金属丝网制成，且中间开有或不开园柱形孔〔24〕，周围开有或不开半园柱形孔〔25〕。

这种热管在其金属管〔5〕和翼片〔9〕的外表面涂复的太阳能光谱选择性吸收涂层〔6〕可以是真空沉积型、【含溅射沉积型和蒸发沉积型、】化学型、电化学型、化学蒸发沉积型、涂料型【含喷涂型、涂刷型、浸渍型和浇淋型】、熔烧型等任一种太阳能光谱选择性吸收涂层。

该热管〔21〕的金属管〔5〕和翼片〔9〕的外表面所涂复的太阳能光谱选择性吸收涂层系统组成可以是以下几种之一：〔其表达形式为：外层成份/次层成份/底层成份/金属管和翼片〕

a.真空沉积型PbS/真空沉积型AL或Gu/金属管和翼片；

b.真空沉积型铝—氮【或铝—碳—氧】化合物质/真空沉积型铝或铜/金属管和翼片；

c.真空沉积型SiO/真空沉积型Ge/真空沉积AL或Cu/金属管和翼片；

d.电化学型Cr黑/电化学型Cu或Ni/金属管和翼片；

e.电化学型Ni黑/电化学型Ni或Cu/金属管和翼片；

f.电化学型NiS-ZnS/电化学型Ni/金属管和翼片；

g、化学转换型铝的表面在高锰酸钾中着色/铜铝复合管和翼片；

h、化学转换型铝的表面在硼酸盐和硅酸盐中转换/铜铝复合管和翼片；

i、化学转换型氧化处理Cu₂O+Cu/铜管和铜翼片；

j.化学转换型——喷稀Cu【NO₃】₂溶液于Al表面上得CuO/铜铝复合管和翼片；

k.熔烧型黑色氧化铁【Fe₃O₄】加炭黑或石墨加硼砂或铅粉/熔烧型铝粉加硼砂或铅粉/金属管和翼片；

1.熔烧型陶瓷颜料特黑、深黑或浅黑加珠明料/熔烧型铝粉加铅粉或硼砂/金属管和翼片；

m.熔烧型硫化铅加硼砂或铅粉/熔烧型铝粉加硼砂或铅粉/金属管和翼片；

n.涂料型黑色氧化铁【Fe₃O₄】加炭黑或石墨或硅橡胶加硅酸盐或硅溶胶/涂料型铝粉加硅酸盐或硅溶胶/金属管和翼片；

s.涂料型硫化铅或黑色氧化铁【Fe₃O₄】加氧化铜加磷酸/涂料型铝粉加硅溶胶/金属管和翼片。

这种可拆装的热管——真空管太阳能集热器件其全玻璃真空管〔20〕是由内、外玻璃明管〔7〕与〔8〕两端口部之间各端熔接，使其夹层封闭，或内、外玻璃明管〔7A〕与〔8A〕其上端口部之间熔接封闭，而下端各个烧熔封底，在内、外玻璃明管〔7〕与〔8〕之间，或〔7A〕与〔8A〕之间，在封接前装有石棉粒〔3〕或弹性支架〔3A〕，且不装或装有消气剂〔22〕，例如钡钛型消气剂，封接后通过排气咀〔1〕或〔1A〕抽真空完后烧熔封闭而构成。

其真空管的内、外玻璃明管〔7〕与〔8〕和〔7A〕与〔8A〕的材料可以是派力克司【Pyrex】玻璃、硼硅玻璃、钠—钙玻璃、石英玻璃或其它透明玻璃。

其全玻璃真空管〔20〕的口部可以不收缩口颈，也可以收缩口颈。

这种可拆装的热管——真空管太阳能集热器件，其连接组件〔19〕是由连接套〔13〕、卡箍〔18〕、金属丝〔15〕或卡箍〔15A〕、垫圈〔12〕、螺钉〔11〕、螺母〔10〕、带有或不带石棉衬〔17〕及耐高温的胶粘剂等另件和材料组成，通过连接套〔13〕，一端与全玻璃真空管〔20〕口部连接，用卡箍〔18〕适度卡紧，或用耐高温的胶粘剂【例如无机胶粘剂】胶接，另一端套在热管〔21〕上，并用金属丝〔15〕扎紧，或用卡箍〔15A〕卡紧，或用耐高温的胶粘剂例如无机胶粘剂胶接，在连接套〔13〕内腔装有密封保温塞〔14〕。

其连接套〔13〕是由耐老化、耐高温、富有弹性的橡胶或硅橡胶制成。两连接部位带有锥度的连接套。

本发明各实施方案比较：

1.内、外玻璃明管下端各个封底的可拆装的热管——真空管太阳能集热器件【如图1】比真空管为直通式的可拆装的热管——真空管太阳能集热器件【如图2】制造容易，合格率高。

2.热管不带翼片的【如图1】或热管带园筒形翼片的【如图5】可拆装的热管——真空管太阳能集热器件其采光面积与太阳由东往西变动，基本无影响。

3.热管不带翼片的【如图1】或热管带平板形翼片的【如图4】或热管带园筒形翼片的【如图5】可拆装的热管——真空管太阳能集热器件比热管带渐开线曲面形状的【如图6】或热管带抛物面形状的翼片的【如图7】热管——真空管太阳能集热器件结构简单，制造容易。

Claims

1.一种热管—真空管太阳能集热器件，其特征是在双层透明的全玻璃真空管[20]内有外表面涂复太阳光谱选择性吸收涂层[6]的热管[21]，在全玻璃真空管[20]的内壁与热管[21]的外壁之间有支承[2]，全玻璃真空管[20]的口部与热管[21]之间有可拆装的连接组件[19]，连接组件[19]其连接套[13]的下部内孔与全玻璃真空管[20]的口部密封连接，并有箍紧用的卡箍[18]，在卡箍[18]上有固紧用的螺钉[11]、螺母[10]和垫圈[12]，连接套[13]的上部内孔与热管[21]密封连接，并有扎紧用的金属丝[15]，在连接套[13]的下部内孔里有密封保温塞[14]。

2.根据权利要求1所述太阳能集热器件，其特征在于热管[21]是带有翼片[9]的两端封闭的金属管[5]，其内腔有吸液芯[23]，并在抽真空后注有液态工质[4]。

3.根据权利要求2所述的太阳能集热器件，其特征是热管[21]的内腔除装有吸液芯[23]外，或不装有吸液芯[23]。

4.根据权利要求2或3所述的太阳能集热器件，其特征是热管[21]除不带有翼片外，或热管[21]具有平板形状的翼片[9A]，或具有园筒形状的翼片[9B]，或具有渐开线曲面形状的翼片[9C]，或具有抛物面形状的翼片[9D]。

5.根据权利要求1所述的太阳能集热器件，其特征是全玻璃真空管[20]其内、外玻璃明管[7A]与[8A]的下端各有半园球底，其内、外玻璃明管[7A]与[8A]的上端口部之间相互熔接，且内、外玻璃明管[7A]与[8A]之间是真空隔热层，并有带消气剂[22]的弹性支架[3A]。

6.根据权利要求5所述的太阳能集热器件，其特征是除全玻璃真空管[20]其内、外玻璃明管[7A]与[8A]的下端各有半园球底，其内、外玻璃明管[7A]与[8A]的上端口部之间相互熔接，呈单口式透明的全玻璃真空管[20]外，或全玻璃真空管[20]其内、外玻璃明管[7]与[8]的上端口部之间相互熔接，其下端口部之间也相互熔接，呈直通式透明的全玻璃真空管[20]。

7.根据权利要求5或6所述的太阳能集热器件，其特征是全玻璃真空管[20]其内、外玻璃明管的材料是硼硅玻璃，或钠一钙玻璃，或派力克司玻璃。

8.根据权利要求1所述的太阳能集热器件，其特征是热管[21]其表面涂复的太阳光谱选择性吸收涂层是真空溅射沉积型，或电化学型，或喷涂型光谱选择性吸收涂层。

9.根据权利要求1所述的太阳能集热器件，其特征是连接套[13]其两端内孔连接部位带有锥度，其材料是耐老化的、耐高温的、富有弹性的橡胶或硅橡胶。

10.根据权利要求1所述的太阳能集热器件，其特征是在全玻璃真空管[20]的内壁与热管[21]的外壁之间其支承[2]，是园片支架[2]或是连接套[2A]和[2B]。