MX2011000232A

MX2011000232A - Panel termico solar de vacio con un sellado de vidrio-metal hermetico al vacio.

Info

Publication number: MX2011000232A
Application number: MX2011000232A
Authority: MX
Inventors: Vittorio Palmieri
Original assignee: Tvp Solar Sa
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2011-04-11
Also published as: ES2377604T3; US20100313876A1; US8096296B2; ATE534003T1; BRPI0915848B1; EP2283282B1; WO2010003657A2; CN102124282A; KR20110050636A; KR101533263B1; US8161645B2; AU2009267384B2; IL210311A0; AU2009267384A2; US20110072662A1; IT1390960B1; EP2283282A2; JP5597631B2; WO2010003653A3; MY152336A

Abstract

Un panel térmico solar de vacío que comprende una cubierta de vacío (30) que define un volumen sellado, capaz de soportar la presión atmosférica cuando se evacúa, al menos un absorbente de calor (12) que se dispone dentro de la cubierta de vacío (30), un tubo (13) que ingresa y sale de la cubierta (30) y que está en contacto con el absorbente de calor (12), la cubierta de vacío (30) que comprende una primera placa (1; 101) hecha de vidrio, una estructura periférica (3) dispuesta sustancialmente en la periferia de la primera placa (1; 101), una banda periférica (4, 5; 104) metálica que une la estructura periférica (3) a la primera placa (1; 101), la banda periférica (4; 104) metálica que se une a la primera placa (1; 101) por medio de un sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío (8; 108), que comprende el material de vidrio (14; 114) y obtenida mediante la fusión y la solidificación subsecuente del material de vidrio (14; 114); la banda periférica (4, 104) metálica que comprende al menos una porción elásticamente deformable (10, 110) que es al menos elásticamente deformable para que evite que el sello de vidrio-metal (8; 108) a granel se dañe y ya no sea hermético al vacío cuando se somete al procedimiento de evacuación de la cubierta y a los tratamientos térmicos del panel y a los desplazamiento recíprocos potenciales de la placa (1, 2) de vidrio y a la banda periférica (4, 5; 110) metálica unida.

Description

PANEL TERMICO SOLAR DE VACIO CON UN SELLADO DE VIDRIO-METAL HERMETICO AL VACIO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a un panel térmico solar de vacío y a un método para la producción del panel térmico solar de vacío de conformidad con el preámbulo de las reivindicaciones principales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los paneles solares de tubo evacuado normalmente se obtienen al conectar en paralelo múltiples tubos de calor, con aletas absorbentes de calor unidas a éstos, selladas en tubos de vidrio evacuados individuales.

Este diseño tiene la desventaja de proporcionar un espacio muerto importante entre los absorbentes de calor, así como detener una porción importante del sistema de circuitos de fluido de transferencia de calor fuera del aislamiento al vacío .

Para superar estas limitaciones, se desarrollaron paneles térmicos solares de vacío, planos, que comprenden una cubierta hermética al vacío, plana con una placa de vidrio transparente para la radiación solar visible. Dentro de la cubierta de vacío se disponen absorbentes de calor y un tubo que ingresa y que sale de la cubierta, conectado a los absorbentes de calor. La radiación solar ingresa a la Ref. 216804 cubierta a través de la placa de vidrio, se absorbe mediante los absorbentes de calor y se convierte en calor, que se transfiere al tubo y al fluido térmico que fluye en el tubo. El alto vacío se mantiene dentro de la cubierta que incluye los absorbentes de calor y el tubo conectado a éstos, con el fin de prevenir que el calor escape al ambiente externo por medio de convección.

US 4,332,241 y EP 1706678 describe un panel térmico solar de vacío que comprende dos placas de vidrio paralelas y una estructura metálica de separación para soportar las placas de vidrio en una disposición espaciada. Las porciones de superficie de las placas de vidrio tienen un revestimiento metálico, con el fin de permitir soldarse a la estructura metálica de separación, lo que de esa forma proporciona un sellado hermético al vacío entre las placas de vidrio y la estructura metálica de separación. Además, la estructura de separación preferiblemente comprende barras o cintas deformables de plomo o metal blando para soldarse al revestimiento metálico de las placas de vidrio, con el fin de limitar la tensión inducida en el sello de vidrio-metal mediante las diferencias de expansión térmica y presión.

GB 2259732 describe un panel de aislamiento térmico genérico con dos placas paralelas y un sello periférico flexible, preferiblemente hecho de caucho de silicio o polisulfuro, para permitir un movimiento de las placas con relación una a la otra debido a la expansión térmica del gas contenido dentro del panel .

Ambas tecnologías tienen severas limitaciones intrínsecas. La mayoría de los metales blandos (es decir, plomo) son tóxicos y su uso se está volviendo más y más restringido. La metalización de vidrio depende de los revestimientos de superficie que pueden deteriorarse mucho más rápido que los materiales a granel debido al hecho de que se extienden únicamente por pocas capas atómicas. Por otro lado, los pegamentos, el caucho de silicio o polisulfuro permiten la permeación de gas con el tiempo, debido a sus constituyentes orgánicos, lo que de esa forma previene su uso para aplicaciones de alto vacío, de largo plazo.

FR 249956 describe un panel térmico solar de vacío que comprende una placa de vidrio superior y una inferior espaciada y soportada mediante paredes laterales metálicas o de vidrio cuyos bordes están sellados al borde de las placas al utilizar pasta de frita de pirocerámica . La estructura formada mediante las placas de vidrio selladas a las paredes laterales, es más bien rígida y no es capaz de soportar los desplazamientos recíprocos de las placas de vidrio y las paredes laterales durante el procedimiento de evacuación del panel y los tratamientos térmicos usuales subsecuentes. Las enseñanzas de FR249956 no tienen aplicabilidad industrial.

US4493440, describe un panel solar hermético sin vacío, en donde las paredes laterales rígidas no están selladas de forma hermética sin vacío a una placa de vidrio superior, a manera de una pasta de frita.

US4095428, describe una planta de energía eléctrica solar que comprende recolectores térmicos herméticos sin vacío, que comprenden una placa de vidrio superior, que transmite radiación solar incidente a un forro de acero proporcionado en su cara inferior con un ducto de fluido para pasar un fluido de transferencia de calor a lo largo de la superficie del forro. En la superficie superior del forro de acero, se dispone un estrato sinterizado de polvo de silicio templado, retenido en el forro de acero mediante un material de soldadura fuerte térmicamente conductor. Un reborde formado de una banda delgada de acero conecta la placa de vidrio y el forro de acero, respectivamente, por medio de una solución de pintura de vidrio de frita y una soldadura fuerte .

Este recolector térmico no es capaz de soportar un procedimiento de evacuación, ya que durante tal procedimiento la placa de vidrio colapsaría en el forro.

JP59119137 describe un método para sellar un cuerpo metálico tubular al recolector de vidrio de tubo para un recolector solar hermético al vacío. La estructura que comprende el cuerpo metálico sellado al tubo de vidrio es una estructura rígida. Además, describe formar un anillo de vidrio en un borde del cuerpo metálico tubular antes de conectar el cuerpo al tubo de vidrio. Con el fin de formar este anillo de vidrio, el cuerpo metálico necesariamente necesita girarse, y por lo tanto este método puede no llevarse a cabo en una pared metálica lateral de un. panel.

GB1439444 describe un método para unir dos miembros de vidrio pre-formados mediante el calentamiento por resistencia de un miembro de sellado metálico.

US4640700 describe un método para unir un perno de remache a un panel de tubo de rayo de cátodo.

GB2259732 describe un aparato de aislamiento térmico para realizar ventanas con un sello hermético sin vacío, flexible.

US2005/181925 describe un método para fabricar una junta de vidrio-metal para un recolector de tubo de energía solar .

Un objetivo de la presente invención es superar las desventajas de los paneles térmicos solares de la técnica previa al proporcionar un panel térmico solar de vacío que comprende una cubierta de vacío duradera y confiable.

Otro objetivo de la presente invención es reducir la tensión aplicada al sello de vidrio-metal debido a la presión atmosférica y a la expansión térmica diferencial de los constituyentes de panel cuando se calienta durante el ciclo de horneado.

Otro objetivo de la invención es proporcionar un panel térmico solar de vacío, plano con dos placas paralelas.

Otro objetivo de la invención es proporcionar un panel térmico solar de vacío, plano con eficiencia mejorada a una temperatura sobre 200 °C.

Un objetivo adicional de la invención¦< es proporcionar un método para obtener tal panel térmico solar de vacío.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La presente invención se entenderá y apreciará más completamente a partir de la siguiente descripción detallada tomada en conjunto con las figuras anexas, en donde: la Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un panel térmico solar de vacío de conformidad con la invención; la Figura 2 muestra una vista explotada del panel; la Figura 3 muestra una sección transversal de la pared periférica del panel térmico solar de vacío; la Figura 4 muestra una sección transversal ampliada de la pared periférica del panel térmico solar de vacío, que muestra un sello de vidrio-metal a granel, adaptado, que tiene el borde de la banda periférica incorporado en la placa de vidrio, de conformidad con una primera modalidad de la invención; las Figuras 5 y 6 muestran una sección transversal ampliada de una primera y una segunda modalidad de la pared periférica del panel térmico solar de vacío, que muestran un sello de vidrio-metal a granel de compresión, que tiene el borde de la banda periférica incorporado en una cinta de vidrio de frita que une la banda periférica a la placa de vidrio, de conformidad con una segunda modalidad de la invención .

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION El panel térmico solar de vacío de conformidad con la invención (Figuras 1 y 2) comprende una cubierta de vacío 30 que define un volumen sellado, capaz de soportar una presión atmosférica cuando se evacúa, al menos con una primera placa 1 hecha de vidrio transparente para la radiación solar visible. Un tubo 13 para el fluido térmico con múltiples absorbentes de calor 12 o en contacto térmico con el mismo tubo se abarca con la cubierta de vacío para evitar la transferencia de calor al ambiente debido a la convección. El tubo 13 entra y sale de la cubierta de vacío 30 a través de los puertos de salida 20. Por supuesto, puede estar presente más de un tubo 13.

La cubierta de vacío 30 puede tener una primera y una segunda placa 1 y 2 paralelas, ambas fechas de vidrio, o una primera placa 1, hecha de vidrio, y una segunda placa 2, hecha de metal, mantenidas en una disposición espaciada mediante un armazón 18, dispuesto dentro de la cubierta 30 entre las placas 1 y 2, y una estructura periférica 3. El armazón 18 y la estructura periférica 3 también pueden soportar partes del tubo 13 dentro de la cubierta 30 y los absorbentes de calor 12 conectados a ésta.

Como se muestra en la Figura 1, el panel térmico solar es plano. La cubierta de vacío 30 del panel comprende una primera y una segunda placa 1 y 2, hechas de vidrio, y una estructura periférica 3 metálica. También comprende dos bandas periféricas 4 y 5 metálicas, cada una que une las placas 1 y 2 de vidrio con la estructura periférica 3 metálica. Si las placas anteriores están hechas de vidrio, el panel solar tiene dos superficies activas (panel plano de doble cara) , una que recolecta la radiación solar directamente del sol y la otra que recolecta la radiación solar reflejada mediante un espejo adecuado (no mostrado en la figura) .

En caso de que la primera placa 1 deba estar hecha de vidrio y la segunda placa 2 de metal, el panel solar debe tener solamente un lado, es decir, únicamente con un lado capaz de recolectar la radiación solar. Cuando la segunda placa está hecha de metal, la estructura periférica puede unirse directamente a la segunda placa por medio de soldadura de metal-metal convencional, sin la presencia de una banda periférica flexible, o como se muestra en la Figura 6, la estructura periférica 3A es una pieza con la segunda placa 2A de metal .

La composición de la placa de vidrio debe elegirse para maximizar la transparencia (coeficiente de transmisión = 0.91) .

Además, se conoce comúnmente por los expertos en la técnica que al aplicar un revestimiento a la placa de vidrio, mientras reduce la transparencia de vidrio, también se reducirá la cantidad de energía solar que ingresa al panel y de esa forma la eficiencia del panel. De conformidad con la invención, puede lograrse lo opuesto. De hecho, al aplicar un revestimiento de baja emisión infrarroja (1C, 2C) al lado interior de las placas de vidrio, incluso al reducir la transmisión en la parte visible del espectro solar, la eficiencia del panel aumenta a alta temperatura debido al efecto predominante de reducción de pérdidas de radiación que se derivan de las emisiones infrarrojas del absorbente de calor.

Para obtener este resultado, el revestimiento de baja emisión se elige de tal forma: que la reflectividad para las longitudes de onda comprendidas entre 4 y 6 mieras (correspondiente a un intervalo de temperatura de 200-400°C) es mayor que 0.9 y que la transmisión para longitudes de onda comprendida entre 0.25 y una miera es mayor que 0.7. Un panel que opera, por ejemplo, a 265°C, tendrá una emisión infrarroja para el absorbente de calor que alcanzó el punto máximo a 5.4 mieras .

Se encontró que un revestimiento de conformidad con la invención puede aumentar la eficiencia de panel a 265°C de más de 30%.

De conformidad con la invención se encontró que la eficiencia de panel además puede aumentar al aplicar un segundo revestimiento (IB, 2B) a la superficie exterior de las placas de vidrio. Este segundo revestimiento que es un revestimiento anti-reflector comúnmente, utilizado .

De conformidad con la invención, se encontró que, en el caso de un panel con un solo lado, la eficiencia además puede aumentarse al aplicar un tercer revestimiento (Figura 6) a la superficie interior de la placa metálica para disminuir su emisividad. Este tercer revestimiento es, por ejemplo, una capa de cobre electro-depositada, comúnmente utilizada .

Adicionalmente , el vidrio debe pre-tensarse o estratificarse térmicamente para mejorar la seguridad y reducir el grosor. En el caso de vidrio flotado de cal sodada extra claro, térmicamente pre-tensado, el grosor de las placas de vidrio debe^ ser de aproximadamente 5 mm, cuando se considera un armazón 18 con estructuras de soporte espaciadas a 120-160 mm.

La Figura 2 muestra una vista explotada del panel, en donde los elementos del mismo están separados, con el fin de identificarse mejor.

Las Figuras 3, 4 y 5 muestran una sección transversal de la pared periférica de la cubierta de vacío, la pared periférica que comprende la estructura . periférica 3, que soporta las dos placas 1 (o 101 en la Figura 5) y 2 en una disposición espaciada, y las dos bandas periféricas 4 (o 104 en la Figura 5) y 5 unidas a la estructura periférica 3 con un sello de metal-metal 6 (o 116 en la Figura 5) y 7 hermético al vacío y unidas a las primeras y las segundas placas de vidrio 1, 101 y 102, por medio de un sello de vidrio-metal 8 (108 en la Figura 5) y 9.

La Figura 6 muestra un panel solar de un solo lado que comprende una placa 1A de vidrio soportada mediante una estructura 21 que comprende una sola pieza metálica que proporciona las funciones de la estructura periférica 3A metálica y la placa 2A inferior, y un armazón 18A para soportar la placa 1A de vidrio y las partes del tubo 13 y el absorbente de calor 12 (no mostrado en la Figura 6) conectado a éste .

La estructura periférica se conecta a la placa de vidrio mediante una banda periférica 5A metálica como se describe anteriormente. Una aleación de expansión controlada con contenido de 48% de Ni (aleación NiFe 48) se utiliza preferiblemente para la banda periférica 4 y 5, debido a la estrecha coincidencia entre su coeficiente de expansión térmica y ese del vidrio de cal sodada.

En la presente impugnación con el término hermético al vacío, se debe entender lo siguiente: un sello o componente se considera generalmente para ser hermético al vacío, si cuando se prueba en un detector de filtración de espectrómetro de masa con pico máximo de helio, muestra un índice de filtración menor que 10E-10 cm3 s-1.

Por la expresión "sello de vidrio-metal a granel" 8, 9, 108 se hace referencia a una banda periférica 4, 5 ó 104 metálica, que comprende vidrio 14 ó 114 (Figura 5) que incorpora un borde 16, 116 (Figura 5) de la banda periférica 4, 5 ó 104 metálica. El sello de vidrio-metal 8, 9, 108 a granel hermético al vacío se obtiene mediante la fusión y la solidificación subsecuente del vidrio 14, 114 que incorpora el borde 16, 116 (Figura 5) de la banda periférica 4, 5, 104, con el fin de hacer que el vidrio 14, 114 se adhiera directamente a la banda periférica.

El sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío puede ser de dos clases, de conformidad con la primera o la segunda modalidad de la invención, respectivamente: a) puede ser un sello de vidrio-metal 8 adaptado que tiene el borde 16 de la banda periférica 4 incorporado en el material de vidrio 14 que resulta de la fusión local y la solidificación subsecuente de las placas 1, 2 de vidrio (Figura 4) ; b) puede ser un sello de vidrio-metal 108 de compresión, que tiene el borde 116 de la banda periférica 104 incorporado en el material de vidrio 114, que resulta de la fusión del material de vidrio de frita que une la banda periférica 104 a la placa 101 de vidrio (Figura 5) .

En ambas modalidades, el material de vidrio 14, 114 se adhiere directamente a la banda periférica 4, 104 metálica. En la primera modalidad, el material de vidrio 14 es parte de la primera placa 1, que siempre está hecha de vidrio, mientras que en la segunda modalidad el material de vidrio 114 es algún vidrio de frita agregado que forma un menisco en el borde de la banda periférica 104 metálica.

Cuando se calienta una placa de vidrio, primero se ablanda a cierta temperatura y subsecuentemente se funde a una temperatura superior volviéndose líquida o fusionada.

En el sello de vidrio-metal 8 adaptado (Figura 4) la incorporación del borde de la banda periférica 4 y la adhesión del material de vidrio 14 a la banda periférica 4 metálica se logra por medio de fusión localizada de la placa de vidrio 1. La fusión de vidrio localizada se obtiene al calentar la banda periférica junto con la placa de vidrio a una temperatura cerca de, pero que no excede, el punto de ablandamiento de vidrio (para vidrio de cal sodada de aproximadamente 720°C) . La banda periférica 4 entonces se calienta adicionalmente (por ejemplo, mediante inducción) sobre la temperatura de ablandamiento de vidrio (aproximadamente 800°C) , insertada en la placa de vidrio 1 por aproximadamente 1-2 mm y eventualmente retraída para permitir que el vidrio fundido forme un menisco en ambos lados de la banda periférica. Eventualmente, la placa de vidrio 1 se enfría rápidamente para inducir el nivel de pre-tensión requerido, siguiendo las reglas estándares para templadura .

En el sello de vidrio-metal 108 de compresión (Figura 5) la incorporación del borde de la banda periférica 104 metálica y la adhesión a la banda periférica 104 metálica se logra al fundir un vidrio de frita que tiene una temperatura de ablandamiento muy inferior comparada con aquella de la placa de vidrio, y al unir la banda periférica 104 a la placa de vidrio 101, una vez solidificada. El vidrio de frita, ya sea vitreo o no vitreo, se puede elegir para tener un coeficiente de expansión térmica (?) ligeramente inferior que el de los componentes que se van a sellar, con el fin de proporcionar alguna compresión adicional al sello. Eh el caso de vidrio de cal sodada y aleación NiFe 48, ambos que tienen un coeficiente de expansión térmica ?=90*10"7 K"1, puede utilizarse un vidrio de frita con ? alrededor de 75*10"7 K"1. El sello de vidrio-metal 104 de compresión se obtiene al aplicar primero una pasta gruesa, obtenida al mezclar polvo de vidrio de frita con un aglutinante y un solvente adecuado (por ejemplo, nitrocelulosa y amil acetato) como una cinta continua de aproximadamente 2 mm de altura y de ancho en la parte superior de una placa de vidrio, entonces al insertar la banda periférica en la cinta de pasta de vidrio de frita y entonces al hornear el ensamble realizado, que se mantiene junto mediante una estructura de soporte adecuada, en un horno adecuado.

En particular, se encontró ventajoso secar la cinta de vidrio de frita antes de insertar la banda periférica, entonces para colocar la placa de vidrio con la cinta seca invertida y al tocar el borde superior de la banda periférica, mantenida en su lugar mediante una estructura de soporte adecuada y entonces al hornear el ensamble realizado en el horno. De tal forma, la cinta de vidrio de frita una vez que llega a su temperatura de fusión fluirá hacia abajo a lo largo de ambos lados de la banda periférica, lo que de esa forma realiza un menisco perfectamente simétrico y homogéneo para el sello de vidrio-metal, tal como aquel representado en la Figura 5.

El horneado de frita debe seguir el ciclo térmico usual como se describe en las especificaciones técnicas de material (para un vidrio de frita típico, la temperatura de horneado llegará a 450°C durante aproximadamente 30 minutos) . La estructura de soporte debe hacerse para compensar la diferencia de expansión térmica con respecto a . los componentes de ensamble restantes.

Esto puede lograrse, por ejemplo, al realizar una estructura de soporte o un soporte de horneado, en un acero adecuado (por ejemplo AISI430) y para darle la dimensión de tal forma que logre las dimensiones deseadas en el punto de fusión de * frita y para que a esta temperatura se estire la banda periférica 5, 5A, 104 metálica y coloque tal banda en la ubicación deseada con respecto a la placa 2 de vidrio mientras la mantiene en contacto con la frita fundida.

De conformidad con un aspecto adicional de la invención, el sello de vidrio-metal a granel puede mejorar ventajosamente si se oxida al menos el componente metálico incorporado en el vidrio de frita antes de crear tal sello de vidrio-metal a granel; la oxidación que es preferiblemente tal para producir una capa 4A, 5B aproximadamente uniforme, de óxido estable, aproximadamente regular en grosor y preferiblemente también es tal para mejorar la resistencia de enlace de vidrio al metal por al menos 10% cuando se mide mediante una prueba de resistencia.

La pre-oxidación del componente metálico preferiblemente se realiza por medio de calentamiento en un horno a una temperatura adecuada para hacer crecer una capa de óxido uniforme en la superficie de componente metálico. Por supuesto, pueden preverse otros tratamiéntos , que incluyen, por ejemplo, calentamiento en la atmosfera enriquecida con oxígeno.

El sello de vidrio-metal a granel de compresión también puede obtenerse en una forma menos preferida al colocar primero la banda periférica 104 (Figura 5) en la superficie de la placa 1 de vidrio y subsecuentemente al agregar la cinta de la pasta de vidrio de frita 114 en la parte superior de la superficie de la placa 1 de vidrio en uno o ambos lados de la banda periférica 104. La cinta de vidrio de frita se funde subsecuentemente y se solidifica de nuevo para obtener el sello de vidrio-metal. Esta última técnica es más complicada que la descrita aquí anteriormente, y la presencia de una cinta de vidrio de frita únicamente en un lado de la banda periférica hará al sello de vidrio-metal más frágil.

Ambos sellos de vidrio-metal 8 y 18 adaptados y de compresión pueden reforzarse por medio de encapsulación de resina epóxica en uno o ambos lados de la banda periférica. La resina epóxica para el lado al vacío puede elegirse para que tenga desgasificación muy baja y buena estabilidad a alta temperatura, con el fin de soportar posteriormente un ciclo de horneado (es decir, puede utilizarse una resina epóxica conocida con el nombre comercial de "Torr Seal por Varían") .

El grosor de la banda periférica 4, 104 preferiblemente debe elegirse en el intervalo de 0.1-1 mm para evitar la fisura bajo presión atmosférica, mientras reduce la conducción térmica durante la soldadura, para prevenir el calentamiento del sello de vidrio-metal, que a su vez puede hacer que ese sello ya no sea hermético al vacío.

Se debe notar que de conformidad con la invención, la banda periférica metálica es continua, es decir, soldada para formar una banda continua) , hermética al vacío y comprende al menos una porción elásticamente deformable que es al menos elásticamente deformable para que evite que el sello de vidrio-metal a granel se dañé y ya no sea hermético al vacío cuando se somete al procedimiento de evacuación de la cubierta y a los tratamientos térmicos del panel y a los desplazamientos recíprocos potenciales de la placa de vidrio y la banda periférica metálica unida.

Se debe notar que la redacción "tratamientos térmicos" del panel se refiere tanto al procedimiento de sellado de vidrio-metal como a otros tratamientos tal como un tratamiento térmico de horneado del panel realizado a más de 200°C con el fin de descender la presión interna mientras limita los requerimientos de limpieza para el panel por medio de pirólisis.

Al menos una porción elásticamente deformable 10, 110 antes mencionada de la banda periférica 4, 5; 104 metálica preferiblemente es al menos elásticamente deformable para que permita un alargamiento de la banda de 0.1-0.3 mm con respecto a un eje perpendicular a la placa de vidrio.

De conformidad con un aspecto adicional de la invención, la banda periférica 4; 104 metálica comprende una porción intermedia proporcionada entre una primera y una segunda porción de la banda metálica, la primera porción que une la primera placa 1; 101 de vidrio y que comprende el sello de vidrio-metal 8, 108 a granel hermético al vacío, la segunda porción de la banda metálica 4; 104 que une la estructura periférica 3, y que comprende un sello de metal -metal 6, 116 hermético al vacío; al menos una porción elásticamente deformable que se proporciona en la porción intermedia.

De conformidad con un aspecto adicional de la invención, al menos una porción elásticamente deformable 10, 110 preferiblemente comprende al menos una parte no rectilínea o al menos parcialmente curveada o al menos una costilla 10, 110. Esta costilla 10, 110 pre eriblemente es de forma semicircular, tiene un radio comprendido entre 2 y 4 mm, que corre por la longitud completa de la banda periférica .

Cuando ambas placas 1 y 2 están hechas de vidrio, la banda periférica está unida a éstas por medio de un sello de vidrio-metal hermético al vacío a granel. Si la primera placa 1 está hecha de vidrio y la segunda placa 2 está hecha de metal; un sello de metal-metal hermético al vacío, obtenido por ejemplo mediante soldadura, soldadura autógena o soldadura fuerte convencionales, puede proporcionarse directamente para unir la estructura periférica a la placa metálica, o como se describió anteriormente la estructura periférica y la placa metálica inferior pueden realizarse en una sola pieza metálica.

La cubierta de vacío del panel solar de conformidad con la invención también comprende un puerto de bombeo 19, típicamente hecho de un tubo de cobre, conectado una bomba de vacío (no mostrada) . Después de la evacuación de la cubierta de vacío, el puerto de bombeo 19 puede sellarse mediante estrangulamiento, un método típico utilizado en circuitos de refrigeración.

Debe estar presente o un puerto de salida, típicamente hecho de un tubo 20 de acero inoxidable o fuelle, que lleva al tubo 13 absorbente de calor fuera de la cubierta de vacío 30, a través de la estructura periférica 3, mientras minimiza la transferencia de calor a la misma.

También puede estar presente una bomba extractora de tipo conocido dentro de la cubierta de vacío con el fin de bombear continuamente cualquier gas residual con la excepción notable de aquellos nobles.

La invención también se refiere a un método para la producción de un panel térmico solar de vacío que comprende una cubierta de vacío que define un volumen sellado, capaz de soportar la presión atmosférica, cuando se evacúa, y que tiene al menos una primera placa 1, 2, 101 hecha de vidrio, una banda periférica 4, 5, 104 metálica y un sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío entre la placa 1, 2, 101 de vidrio y la banda periférica 4, 5, 104 metálica.

De conformidad con la presente invención, el material de vidrio 14, 114 se dispone cerca del borde 16, 116 de la banda periférica 4, 104. El material de vidrio puede ser parte de la primera placa 1 o algún material de vidrio 104 de frita agregado. El material de vidrio 14, 114 se calienta sobre su temperatura de fusión y se enfría subsecuentemente bajo la temperatura para hacer que el material de vidrio se adhiera a la banda periférica y se una a la placa de vidrio 1, mientras incorpora el borde de la banda periférica. Esto puede obtenerse de dos formas: el material de vidrio, colocado cerca del borde de la banda periférica, fundido y subsecuentemente solidificado de nuevo, puede venir de la placa de vidrio o puede venir de una cinta o una pasta de vidrio frita, que, cuando se dispone la banda periférica con su borde en la superficie de la placa de vidrio 101, se coloca en ambos lados de la banda periférica 104.

Cuando el vidrio que forma el sello de vidrio-metal a granel viene de la placa 1 de vidrio (sello de vidrio-metal adaptado) , el método puede describirse mediante los siguientes pasos: - la placa 1 de vidrio se calienta a una temperatura cerca de, pero que no excede, su temperatura de ablandamiento; la banda periférica 4 se calienta a una temperatura sobre la temperatura de ablandamiento de la placa 1 de vidrio; un borde 16 de la banda periférica 4 se presiona contra la superficie de la placa 1 de vidrio con el fin de lograr la fusión localizada y para insertar el borde en la placa 1 de vidrio, para que el borde 16 de la banda periférica 4 se incorpore mediante el vidrio 14 de la placa 1 de vidrio; la banda periférica 4 se retrae desde la placa 1 de vidrio, para formar un menisco en ambos lados del borde 16 de la banda periférica 4; - la placa 1 de vidrio y la banda periférica 4 se enfrían bajo la temperatura de ablandamiento de la placa de vidrio, lo que proporciona un sello de vidrio-metal hermético al vacío entre la placa 1 de vidrio y la banda periférica 4 metálica.

Cuando el vidrio que forma el sello de vidrio-metal a granel viene de una cinta de pasta de vidrio de frita (sello de vidrio-metal de compresión) , el método puede describirse mediante los siguientes pasos: se proporciona una pasta de vidrio de frita que comprende material de vidrio de frita, la pasta de vidrio de frita que se obtiene al mezclar un polvo de material de vidrio de frita, un solvente y un aglutinante; la pasta de vidrio de frita se coloca en la parte superior de la superficie de la placa 101 de vidrio, para formar una cinta continua; entonces son posibles dos formas para llevar a cabo el método: se seca la cinta, entonces la placa 101 de vidrio con la cinta seca se coloca invertida sobre la banda periférica 104 tocando el borde 116 de la banda periférica 104, mantenida en su lugar mediante una estructura de soporte adecuada el borde 116 de la banda periférica 104 se inserta en la cinta de la pasta de vidrio de frita que también contacta la superficie de la placa de vidrio 101; la pasta de vidrio de frita se calienta y se funde para formar un menisco de vidrio de frita fundido entre el lado de la banda periférica 104 y la superficie de la placa de vidrio 101; - el vidrio de frita se enfría y se solidifica, lo que de esa forma proporciona un sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío entre la placa 101 de vidrio y la banda periférica 104 metálica.

El método para producir un sello de vidrio-metal adaptado se prefiere cuando se requiere la pre-tensión térmica de la placa de vidrio, ya que puede aplicarse durante el tratamiento de pre-tensión prácticamente a un costo cero, mientras debe utilizarse el método para producir un sello de vidrio-metal de compresión cuando no se prevé ninguna pre-tensión térmica de la placa de vidrio (es decir, en el caso de vidrio estratificado) , ya que requiere una temperatura muy inferior.

En ambos casos (sello de vidrio-metal adaptado o de compresión) el sello de vidrio-metal entonces puede reforzarse por medio del epoxi adecuado en uno o ambos lados de la banda periférica como se describe anteriormente.

Una ventaja de la presente invención es que proporciona un panel térmico solar provisto con una cubierta hermética al vacío que tiene un sello de vidrio-metal muy simple de realizar e incluso muy confiable.

La banda periférica se hace deformable mediante la presencia de costillas. Esto también disminuye las tensiones inducidas en el sello de vidrio-metal mediante la diferencia de presión entre el interior y el exterior de la cubierta durante la evacuación de la misma y mediante la expansión térmica diferencial de los componentes de panel durante los tratamientos térmicos del panel y en particular un ciclo de horneado a una temperatura sobre 200°C.

Una ventaja adicional es que la cubierta no hace uso de materiales tóxicos o peligrosos.

Finalmente se debe notar que pueden incorporarse muchas de las invenciones descritas en un panel solar de vacío independientemente uno del otro. Esto se refiere en particular a las siguientes invenciones: al) un panel térmico solar de vacío que comprende un sello de vidrio-metal realizado de conformidad con la reivindicación 1 y que preferiblemente comprende una o más de las características descritas en las reivindicaciones 2-6 anexas , a2) un método para producir un panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 21, y que preferiblemente comprende una o más de las reivindicaciones 22-25, b) un panel térmico solar de vacío que comprende las características de la porción de pre-caracterización de la reivindicación 1, caracterizado porque la banda periférica metálica es una banda continua y hermética al vacío, y comprende al menos una porción elásticamente deformable que es al menos elásticamente deformable para que evite que el sello de vidrio-metal a granel se dañe y se vuelva hermético sin vacío cuando se somete al procedimiento de evacuación de la cubierta y a los tratamientos térmicos del panel y a los desplazamientos recíprocos potenciales de la placa de vidrio y la banda periférica metálica unida. Se debe notar que esta banda preferiblemente comprende una o más de las características descritas en las reivindicaciones 10-13 anexas . el) Un panel térmico solar de vacío que comprende uno del lado interior de sus placas (1, 2) de vidrio, un revestimiento de espejo infrarrojo y/o en el lado externo de la placa de vidrio un revestimiento anti-reflector, y/o en el lado interior de una placa metálica inferior un revestimiento de espejo infrarrojo. Se debe notar que estos revestimientos preferiblemente comprenden también las características descritas en la porción de caracterización de las reivindicaciones 14-16 anexas. c2) Un método para aumentar la eficiencia de un panel térmico solar de vacío caracterizado por aplicar revestimientos anti-reflectores y/o de espejo infrarrojo y las superficies exteriores y/o interiores, respectivamente del vidrio y/o en el lado interior de una placa (1, 2, 1A, 2A) metálica inferior. También se debe notar que este método preferiblemente también comprende los pasos descritos en la porción de caracterización' de las reivindicaciones 26-28 anexas . d) Un panel térmico solar de vacío de un solo lado de conformidad con la porción de pre-caracterización de la reivindicación 1 y que además comprende una estructura metálica realizada en una pieza que comprende tanto la estructura periférica 3 como una placa metálica inferior del panel, e) una estructura de soporte o un equipo de horneado para un panel solar de vacío de conformidad con la porción de pre-caracterización de la reivindicación 1, preferiblemente realizado en un acero adecuado (por ejemplo, AISI430) y con dimensiones para que logre las dimensiones deseadas a la temperatura de fusión de frita y porque a esta temperatura estira la banda periférica metálica y coloca tal banda en la ubicación deseada con respecto a la placa de vidrio, mientras la mantiene en contacto con la frita fusionada, f) un panel solar de vacío que tiene un sello de vidrio-metal hermético al vacío, hecho al utilizar una frita a base de vidrio en donde se oxida al menos el componente metálico incorporado en la frita antes de crear tal sello de vidrio-metal a granel; la oxidación es preferiblemente tal para producir una capa de óxido aproximadamente uniforme y estable, aproximadamente regular en grosor y preferiblemente también para mejorar la resistencia de enlace del vidrio al metal por al menos 10% cuando se mide mediante una prueba de resistencia.

La pre-oxidación del componente metálico se realiza preferiblemente por medio de calentamiento en un horno a una temperatura adecuada para hacer crecer una capa de óxido uniforme en la superficie de componente metálico (para aleación NiFe 48 típicamente 10' a 560°C) . Además se debe notar que pueden preverse otros tratamientos, incluyendo calentamiento en la atmosfera enriquecida con oxígeno.

Se hace constar que con relación a esta fecha, mejor método conocido por la solicitante para llevar a práctica la citada invención, es el que resulta claro de presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1.- Un panel térmico solar de vacío que comprende una cubierta de vacío que define un volumen sellado, capaz de soportar la presión atmosférica cuando se evacúa, al menos un absorbente de calor que se dispone dentro de la cubierta de vacío, un tubo que ingresa y que sale de la cubierta y que está en contacto con el absorbente de calor, la cubierta de vacío que comprende una primera placa hecha de vidrio, una estructura periférica sustancialmente dispuesta en la periferia de la primera placa, una banda periférica metálica que une la estructura periférica a la primera placa, la banda periférica metálica que es continua y hermética al vacío y que se une a la primera placa de vidrio y a la estructura periférica por medio de un sello hermético al vacío, caracterizado porque: el sello hermético al vacío entre la banda periférica metálica y la primera placa de vidrio es un sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío, que comprende el material de vidrio, el sello de vidrio-metal hermético al vacío que se obtiene mediante la fusión y la solidificación subsecuente del material de vidrio, y porque la banda periférica metálica comprende al menos una porción elásticamente deformable que es al menos elásticamente deformable para que evite que el sello de vidrio-metal a granel se dañe y ya no sea hermético al vacío cuando se somete al procedimiento de evacuación de la cubierta y a los tratamientos térmicos del panel y a los desplazamientos recíprocos potenciales de la placa de vidrio y la banda periférica metálica unida.

2. - El panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material de vidrio del sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío incorpora un borde de la banda periférica.

3. - El panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material de vidrio del sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío se adhiere directamente a ambos lados de la banda periférica metálica .

4. - El panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío se obtiene mediante la fusión localizada y la solidificación subsecuente del material de vidrio de la primera placa cerca del borde de la banda periférica.

5. - El panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío comprende un menisco de vidrio de frita en ambos lados de la banda periférica metálica y une la banda periférica metálica a la primera placa de vidrio.

6. - El panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una segunda placa, substancialmente paralela a la primera placa, con el fin de obtener un panel térmico solar plano, el absorbente de calor que se coloca entre la primera y la segunda placa dentro de la cubierta de vacío.

7. - El panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la segunda placa está hecha de vidrio, con el fin de tener un panel solar de doble cara.

8. - El panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una porción elásticamente deformable de la banda periférica metálica es al menos elásticamente deformable para que permita una deformación elástica de la banda de al menos 0.1 mm con respecto a un eje perpendicular a la placa de vidrio.

9. - El panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la banda periférica metálica comprende una porción intermedia proporcionada entre una primera y una segunda porción de la banda metálica, la primera porción que une la primera placa de vidrio y que comprende el sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío, la segunda porción de la banda metálica que une la estructura periférica, y que comprende un sello de metal-metal hermético al vacío; al menos una porción elásticamente deformable que se proporciona en la porción intermedia .

10. - El panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una porción elásticamente deformable comprende al menos una parte no rectilínea, o al menos una parte al menos parcialmente curveada, o al menos una costilla.

11. - El panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la costilla es de forma semicircular, tiene aproximadamente 2 mm de radio, y corre la longitud completa de la banda periférica.

12. - El panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el borde de la banda periférica incorporada en el sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío es aproximadamente perpendicular a la placa de vidrio.

13. - El panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la banda periférica tiene un grosor comprendido entre 0.1 y 1 mm.

14. - El panel térmico solar de vacío de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el vidrio de frita del sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío comprende un coeficiente de expansión térmica ligeramente menor que el de la placa de vidrio y la banda metálica que se va a sellar.

15. - El método para la producción de un panel térmico solar que comprende una cubierta de vacío que define un volumen sellado, capaz de soportar la presión atmosférica cuando se evacúa, la cubierta que comprende una primera placa hecha de vidrio y una banda periférica metálica, el método que proporciona un sello de vidrio-metal hermético al vacío entre la primera placa y la banda periférica metálica, caracterizado porque: el material de vidrio se dispone cerca del borde de la banda periférica, calentado sobre su punto de fusión y subsecuentemente enfriado bajo la temperatura, con el fin de permitir que el material de vidrio se adhiera a ambos lados de la banda periférica metálica y una la banda periférica metálica a la primera placa.

16.- El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: la primera placa de vidrio se calienta a una temperatura acerca de, pero que no llega a, su temperatura de ablandamiento; la banda periférica se calienta a una temperatura sobre la temperatura de fusión de la primera placa; un borde de la banda periférica se presiona contra la primera placa con el fin de lograr la fusión localizada y para insertar el borde en la primera placa, para que el borde de la banda periférica se incorpore en el vidrio de la primera placa; la primera placa y la banda periférica se enfrían bajo la temperatura de ablandamiento de la primera placa, lo que proporciona un sello de vidrio-metal hermético al vacío adaptado entre la primera placa y la banda periférica metálica.

17. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque después de la inserción del borde de la banda periférica en la primera placa de vidrio, la banda periférica se retrae al menos parcialmente de la primera placa para formar un menisco en ambos lados del borde de la banda periférica.

18. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: se proporciona una pasta de vidrio de frita que comprende el material de vidrio de frita y un aglutinante ; la pasta de vidrio de frita se coloca en la parte superior de la superficie de la primera placa, para formar una cinta continua; el borde de la banda periférica se inserta en la cinta de la pasta de vidrio de frita, que también contacta la superficie de la placa de vidrio ,- la pasta de vidrio de frita se calienta y funde para formar un menisco de vidrio de frita fundido en ambos lados de la banda periférica; el vidrio de frita se enfría y se solidifica, lo que de esa forma proporciona un sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío de compresión entre la primera placa y la banda periférica metálica.

19.- El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: se proporciona una pasta de vidrio de frita que comprende material de vidrio de frita y un aglutinante; la pasta de vidrio de frita se coloca en la parte superior de la superficie de la primera placa, para formar una cinta continua; la cinta se seca al menos parcialmente, la placa con la cinta seca se coloca invertida sobre la banda periférica que toca el borde superior de la banda periférica, la cinta que es incapaz de fluir sobre la banda periférica debido al paso de secado de cinta previo, la pasta de vidrio de frita se calienta y funde para que pueda fluir al menos parcialmente hacia abajo, a lo largo de ambos lados de la banda y formar un menisco sustancialmente simétrico y homogéneo de vidrio de frita fundido en ambos lados de la banda periférica, el vidrio de frita se enfría y solidifica, lo que de esa forma proporciona un sello de vidrio-metal a granel hermético al vacío de compresión entre la primera placa y la banda periférica metálica.

20.- El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque: se utiliza una estructura de soporte para colocar un borde de la banda periférica cerca del material de vidrio, y se calienta el material de vidrio por encima de su temperatura de fusión, la estructura de soporte tiene dimensiones de tal forma para que logre las dimensiones deseadas en la temperatura de fusión de material de vidrio, la estructura de soporte en esta temperatura estira la banda periférica metálica y coloca tal banda en la ubicación deseada con respecto a la placa de vidrio mientras la mantiene en contacto con el material de vidrio fundido.

21.- El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque utilizar la pasta de vidrio de frita comprende un coeficiente de expansión térmica ligeramente inferior que el de la placa de vidrio y la banda metálica que se va a sellar.