CN1138951C - 双层全玻璃真空管型太阳能集热器的热膨胀吸收装置 - Google Patents

双层全玻璃真空管型太阳能集热器的热膨胀吸收装置 Download PDF

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Abstract

一种太阳能集热器，尤其是一种为有效地利用太阳能，提高利用太阳能的经济性和便利性，而发明的双层全玻璃真空管型太阳能集热管，热膨胀吸收装置。具体的说，在太阳能全玻璃真空管内插入装有通气管的金属薄壁方形管，在集热管和方形管之间装入不冻液，在方形管的通气管上端焊接金属盖，玻璃管口内侧和金属盖之间用固定塞密封，将盖子的散热端插入蓄热槽或集管的套管内，全玻璃真空管内壁和防冻液直接接触传热，并通过自然循环，将热量传输到上部，通过金属盖上的散热端向外散热。本发明克服了公知技术的缺陷，不会发生玻管炸裂现象，且大大减少了不冻液的充装量，减少了热容，从而可制作出更大直径的全玻璃真空管型太阳能集热器。

Description

双层全玻璃真空管型太阳能集热器的热膨胀吸收装置
技术领域
本发明涉及到一种太阳能集热器，尤其是一种为有效的利用太阳能，提高太阳能的经济性和便利性，发明的双层全玻璃真空管太阳能集热器热膨胀吸收装置。具体的说，在全玻璃真空管内插入装有通气管的方形金属薄壁管，在集热管和方形管之间充装不冻液，在方型管的通气管上端焊接金属盖，玻璃管口内侧和金属盖之间用密封塞密封，将盖的散热端插入蓄热槽或集管的套管内，充分发挥真空管收集太阳能的效果。
背景技术
一般的太阳能集热器，大体分平板型和真空管型。
最常见的平板型太阳能集热器P如图7所示，集热板由铜或铝板制做集热板，表面为选择性吸收镀层，能高效吸收太阳光，集热管由若干平行铜管组装焊接而成，平板型集热器上部装有透明玻璃盖板。
平板集热器可以直接用水做传热质。但在冬天酷寒地区须用不冻液代替水传热，再二次将水加热。
上述的平板集热器主要用于加热80℃以下的低温热水。因为高温运行时热损较大。
真空管太阳能集热器V将太阳能集热板，置于真空玻璃管中，大大降低了热损。图8A是一种金属玻璃真空管太阳能集热器，热管42插入集热板43后放置于玻璃管41内，玻璃管和集热管用金属盖44密封，玻管内抽成真空，以减少热损。由于，玻璃和金属封接工艺复杂，由此带来了耐久性和经济性的问题。图8B所示，一种双层全玻璃真空管太阳能热集器，内管表面镀以选择性吸收涂层，外管45与内管46之间抽成真空以减少热损，通常将全玻璃真空管直接插入储水箱内如图9A所示，由于全玻璃真空管内直接存水，冬季酷寒期有冻裂问题，有时因热应力引起的集热管炸裂，此外，因全玻璃真空管与水箱直接联接，如有一根管破损，水箱中的水就会泄漏。
若在全玻璃真空管内插入具有传热片的热管，如图8A所示，传热片与内管46没有接触，热阻很大，集热效率低下。
为解决上述问题，发展了改进型的全玻璃真空管如图9A、B、C所示，在集热管内管46内放置铜片48紧贴内管壁，再插入“U”字型铜管42或热管42，这种方式加工复杂，增加了制造成本。铜片48和“U”型铜管42或热管42之间的接触不良，导致热阻增加集热效率下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种双层全玻璃真空管型太阳能集热器的热膨胀吸收装置，该装置在集热管内直接加热不冻液，使热阻降到最小，管内充装不冻液，不会发生玻管炸裂现象，既使玻管破损，水箱也不会泄漏而影响整个系统的正常运行，通过装于玻管内的方形管或圆形伸缩管，减少了不冻液的充装量，利于制造大直径的全玻璃真空管。
本发明的技术解决方案是：一种双层全玻璃真空管型太阳能集热器的热膨胀吸收装置，在双层全玻璃太阳能真空管内插入带通气管的方形管，如一种方形薄壁金属管，在集热管与方形管之间充装不冻液，通气管插入金属盖上孔焊接密封，集热管内侧与盖用固定塞密封，将盖上的散热端插入蓄热槽或集管的套管内，并与套管保持良好的热接触，散热端一侧设有凹槽做为膨胀空气的通道。
如上所述的双层全玻璃真空管型太阳能集热器的热膨胀吸收装置，所述方形金属薄壁管的断面可设成非圆型的三角形、五角形及六角形等金属薄壁结构。
如上所述的双层全玻璃真空管型太阳能集热器的热膨胀吸收装置，所述金属盖上的散热端高于集热管的高度约10cm左右或更长，但直径要与蓄热槽或集管的套管相配合，保持良好的热接触，散热端的侧面设置至少1条通气凹槽。
一种双层全玻璃真空管型太阳能集热器的热膨胀吸收装置，所述双层玻璃真空管内放置圆筒伸缩管，伸缩管上端设有内孔，伸缩管下端设有重物，伸缩管内孔内插有内棒，集热管与盖之间用固定塞密封，金属盖上的散热端插入蓄热槽或集管内。
本发明的优点是：直接将全玻璃集热管内的不冻液加热，使热阻降至最小，玻璃管内不走水，不会发生玻管炸裂现象，即使玻管破损，也不会影响整个系统正常运行，玻管内安放方形管或圆筒形伸缩管后，大大减少了不冻液的充装量，减少了热容，从而可制作出更大直径的全玻璃真空管型太阳能集热器。
附图说明
图1、为本发明整体结构的立体分解示意图；
图2、为本发明的整体断面结构图；
图3、为图2的A-A断面结构图；
图4、为使用本发明的圆筒型伸缩管的断面结构图；
图5、为本发明实例使用状态图；
图6、为本发明其它实例使用状态图；
图7、为常用平板太阳能集热器的结构图；
图8A、为常用单层玻璃真空管型太阳能集热器的结构图；
图8B、为常用双层玻璃真空管型太阳能集热器的结构图；
图9A、B、C、为改进型的双层全玻璃真空管太阳能集热器结构图。
附图标号说明1、方形管      2、通气管    3、不冻液    4、散热端凹槽4’、散热端    5、金属盖    6、固定塞    7、蓄热槽(水箱)8、集管        9、通气管的插入孔         10、圆筒型伸缩管10’、伸缩管内孔                         11、伸缩管内棒12、重物       45、外管     45、内管
具体实施方式
以下结合示意图，做详细说明
图1为本发明整体结构的立体图，图示出双层全玻璃真空管，方形金属管，金属盖。
图2为本发明整体断面结构图，图示出双层全玻璃真空管太阳能集热器的热膨胀吸收装置结构的断面和方形管的作用。
图3是图2的A-A断面结构图。
图4是圆形伸缩管的断面结构图。
图5是本发明的使用实例，是装于蓄热槽的状态。
图6是本发明的另一使用实例，图示装于集热器集管内的状态。
如图1至图6所示，在全玻璃真空管内插入具有通气管2的方形管1，如一种方形薄壁金属，在玻管46与方形管1之间充满不冻液，通气管插入金属盖5上的孔9并焊接，盖5和玻管46之间用固定塞6密封，盖5上有凸起的散热端4’一侧有凹槽，散热端4’插入蓄热槽7或集管8的套管内。
如上所述方形管1并非圆形，而可能是方形，五角形，六角形等结构，散热端4’要高于集热管46约10cm左右。
如图4所示，圆筒型伸缩管10上部，形成伸缩管内孔10’，在10下端插入重物12，在圆筒型伸缩管10的内孔10’内插入内棒11，集热管46与盖5之间用固定塞6密封。
如上所述本发明在日照时，太阳能通过外管45照射到涂有黑色的内管46使内管46升温，将热量传给不冻液3，不冻液3温度上升，体积膨胀，内管46的压力增加，方形管1的外壁受到压力，向内变形，抑制内管46内的过度压力上升。
如上所述方形管1的各面在收缩的同时，管内的空气与不冻液3同时被加热，温度和压力同时上升，方形管内的空气通过通气管2经散热端的凹槽4向外排出，方形管1内部始终保持大气压，日落后不冻液3冷却，体积恢复原状，方形管1各面也因金属特有的弹性恢复原状。
另一方面，内管46内的不冻液3通过散热端4’将热量传致蓄热槽7或集管8的套管，向液体(水等)传输热能。
另外以断面为三角型、五角型、六角型等其它非圆形的薄壁管，代替上述方形管1，当集热管46内压力变化时，各面也随之收缩或复原，可实现集热管46内的压力调节功能。金属盖5上的散热端4’应高于集热管10cm左右，以便于插入蓄热槽7或集管8内部的套管，并保证两者之间的良好热接触。
如图所示，在集热管46内，将圆筒形伸缩管10的伸缩管内孔10’中插入联接于盖5上的伸缩管内棒11，为防止伸缩管10上浮，在伸缩管10下端装有重物12。
上述内孔10’与内棒11之间留有间隙，当不冻液3温度上升，体积膨胀时，集热管46内的压力升高，压迫伸缩管10，薄壁伸缩管10展开，上端内孔10’延着伸缩管内棒11上升，日落后，不冻液3冷却，体积恢复原状，圆筒形伸缩管由于弹性收缩，随之恢复原状。
虽然本发明已以一优选实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明，任何熟本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作些许的更动与修改，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的为准。

Claims (4)

1、一种双层全玻璃真空管型太阳能集热器的热膨胀吸收装置，其特征在于：在双层全玻璃太阳能真空管内插入带通气管的方形金属薄壁管，在集热管与方形管之间充装不冻液，通气管插入金属盖上孔焊接密封，集热管内侧与盖用固定塞密封，将盖上的散热端插入蓄热槽或集管的套管内，并与套管保持良好的热接触，散热端一侧设有凹槽做为膨胀空气的通道。
2、根据权利要求1所述的双层全玻璃真空管型太阳能集热器的热膨胀吸收装置，其特征在于：所述方形金属薄壁管的断面可设成非圆型的三角形、五角形及六角形等金属薄壁结构。
3、根据权利要求1所述的双层全玻璃真空管型太阳能集热器的热膨胀吸收装置，其特征在于：所述金属盖上的散热端高于集热管的高度约10cm左右或更长，但直径要与蓄热槽或集管的套管相配合，保持良好的热接触，散热端的侧面设置至少1条通气凹槽。
4、一种双层全玻璃真空管型太阳能集热器的热膨胀吸收装置，其特征在于：所述双层玻璃真空管内放置圆筒伸缩管，伸缩管上端设有内孔，伸缩管下端设有重物，伸缩管内孔内插有内棒，集热管与盖之间用固定塞密封，金属盖上的散热端插入蓄热槽或集管内。
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