TWI528004B - 熱管式太陽能集熱器 - Google Patents

Description

熱管式太陽能集熱器

本發明係有關於一種太陽能集熱器，尤指一種熱管式太陽能集熱器。

在今日環保意識高漲和能源危機的威脅下，安全且無污染的太陽輻射熱能，已逐漸被大眾廣泛地接受，但如何有效且充分地轉換應用太陽輻射熱能，則是吾人長期所努力克服的問題。目前太陽輻射熱能的應用中，太陽能集熱器是較為商業化且具經濟效益的產品，為了提升太陽輻射熱能的轉換效率，將具有優良熱傳導能力的熱管應用在太陽能集熱器中，以作為傳遞熱量的元件，已獲致不錯的成效。

請參照第一圖及第二圖，係分別為目前熱管式太陽能集熱器的使用示意圖及剖視圖；第一圖中，熱管式太陽能集熱器1a包含一熱交換管體10a、插接在該熱交換管體10a中的複數分管20a、及穿接在該些分管20a內的複數熱管30a。使用該熱管式太陽能集熱器1a時，冷水係自熱交換管體10a的一端流入後，會流經該些熱管30a並帶走該些熱管30a的熱，再從熱交換管體10a的另一端流出。

組設熱管式太陽能集熱器1a時，需先在該熱交換管體10a開設複數貫穿孔11a，接著，將該些分管20a焊接在該些貫穿孔11a中，最後，再於該些分管20a內壁塗佈導熱介質40a，據以將該些熱管30a緊密地穿接在該貫穿孔11a中。

上述熱管式太陽能集熱器1a的組設方式不但繁雜費時，且在焊接處亦有滲漏的可能性，此外，由於該些熱管30a進行熱交換時並非直接接觸熱交換管體10a內的水，而是透過該些分管20a再間接傳導至熱交換管體10a內，故在熱傳導效率上大打折扣，有待加以改良。

有鑑於此，本發明人為達到上述目的，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明之一目的，在於提供一種熱管式太陽能集熱器，以簡化集熱器的組設方式，並提升集熱效果。

為了達成上述之目的，本發明係為一種熱管式太陽能集熱器，包括熱交換管體、穿接套筒及至少一熱管，熱交換管體具有管壁及被管壁包圍所形成的容置空間，管壁的外表面設有未貫穿管壁的開槽，開槽的內壁面設有第一螺紋，且開槽中設有連通容置空間的至少一貫孔，穿接套筒包含設有穿孔的管柱，管柱設有第二螺紋而螺合在開槽中，熱管包含本體及設置在本體內的工作流體，熱管的一端係穿經穿孔及貫孔而安置在容置空間中，其中，流入熱交換管體內的冷水會帶走熱管的熱，以令熱管透過工作流體的相變化來進行熱交換。

本發明之另一目的，在於提供一種熱管式太陽能集熱器，其係將熱管嵌固在集熱板上，以藉由集熱板來增加集熱器的受熱面積，進而提升集熱效率。

本發明之再一目的，在於提供一種熱管式太陽能集熱器，其係在熱交換管體的開槽及穿接套筒的管柱之間設置密封環，並使開槽及該管柱之間形成密閉狀態，以令穿接套筒緊密地結合在熱交換管體上。

本發明之又一目的，在於提供一種熱管式太陽能集熱器，其係在熱交換管體的開槽或穿接套筒的管柱上設置有導角，以令密封環受到擠迫而往該熱管的方向擠壓而將穿接套緊密地結合在開槽中，並使開槽及管柱之間形成密閉狀態。

相較於習知，本發明之集熱器係在熱交換管體的管壁設有未貫穿的一開槽，並在開槽的內壁面設有螺紋，再將穿接套筒螺合在開槽中，以利於將熱管的一端透過穿接套筒的設置而直接插置在熱交換管體內，藉此簡化將熱管的結合方式；此外，相較於習知熱管需透過分管的傳導方式，由於本發明之熱管係直接接觸熱交換管體內的水，故熱傳導效率高且集熱效果佳，更增加本發明之實用性。

1a‧‧‧集熱器

10a‧‧‧熱交換管體

11a‧‧‧貫穿孔

20a‧‧‧分管

30a‧‧‧熱管

40a‧‧‧導熱介質

1‧‧‧集熱器

10‧‧‧集熱架

20‧‧‧熱交換管體

200‧‧‧容置空間

201‧‧‧出水口

202‧‧‧入水口

21‧‧‧管壁

22‧‧‧開槽

220‧‧‧貫孔

23‧‧‧第一螺紋

30‧‧‧穿接套筒

300‧‧‧穿孔

31‧‧‧管柱

311‧‧‧導角

32‧‧‧旋鈕

33‧‧‧第二螺紋

40‧‧‧熱管

41‧‧‧本體

42‧‧‧工作流體

50‧‧‧集熱板

60‧‧‧密封環

221‧‧‧內導角

第一圖係為目前熱管式太陽能集熱器的使用示意圖；第二圖係為目前熱管式太陽能集熱器的剖視圖；第三圖係為本發明之熱管式太陽能集熱器的使用示意圖；第四圖係為本發明之集熱器的立體分解圖；第五圖係為本發明之集熱器的組合示意圖； 第六圖係為本發明之集熱器的組合剖視圖：第七圖係本發明之集熱器的立體外觀示意圖；第八圖係本發明之穿接套筒第二實施例的分解圖；第九圖係本發明之穿接套筒第二實施例的組合剖視圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參照第三圖，係為本發明之熱管式太陽能集熱器的使用示意圖；本發明之熱管式太陽能集熱器1(以下簡稱集熱器)包括一集熱架10、一熱交換管體20、一穿接套筒30、至少一熱管40、及至少一集熱板50。

本實施例中，該集熱架10為一三角型的架體，但不以此為限，該熱交換管體20及該熱管40係固定在該集熱架10上，且該熱交換管體20係設置在該集熱架10的高處。

請同時參照第四圖至第六圖，係顯示本發明之集熱器的立體分解圖、組合示意圖、及組合剖視圖；該熱交換管體20具有一管壁21及被該管壁21包圍所形成的一容置空間200。該管壁21的外表面設有未貫穿該管壁21的一開槽22，該開槽22的內壁面設有複數第一螺紋23，且該開槽22中設有連通該容置空間200的至少一貫孔220，該貫孔220係設置在該開槽22的中央，且該貫孔220的孔徑係略大於該熱管40的管徑。

該穿接套筒30包含設有一穿孔300的一管柱31及連接該管柱31的一旋鈕32，該穿孔300係設置在該管柱31及該旋鈕32的中央，並貫穿該管柱31及該旋鈕32，該穿孔300的孔徑係略大於該熱管40的管 徑，且該管柱31係在該穿孔300的孔緣形成有一導角311，該導角311係斜向設置，並自該管柱31的內壁朝該管柱31的外緣面方向而傾斜。此外，該管柱31的外緣面係對應該等第一螺紋23而設有複數第二螺紋33，該穿接套筒30(管柱31)係透過該些第二螺紋33而螺合在該開槽22中，實際實施時，該些第一螺紋23可設為內螺紋，該些第二螺紋33則對應設為外螺紋。

如第六圖所示，該熱管40係包含一本體41及設置在該本體41內的工作流體42，該熱管40的一端係穿經該穿孔300及該貫孔220而安置在該容置空間200中；本實施例中，該熱管40係嵌固在該集熱板50上(如第三圖所示)，該集熱板50所接收到的熱會傳導至該熱管40，藉由該集熱板50的設置來可增加該集熱器1的受熱面積，進而提升集熱效率。

再者，該集熱器1更可包含一密封環60，該密封環60係夾設在該開槽22及該管柱31之間，且該密封環60的厚度係略大於該管柱31的導角311。本實施例中，該密封環60的內徑與該熱管40的管徑係為大致相等。組設時，該密封環60可先套設在該熱管40上，再將具有該密封環60的熱管40穿設該穿接套筒30，接著旋轉該旋鈕32，第一螺紋23連同該密封環60即鎖入該第二螺紋33上，待接近該開槽22底部時，該密封環60會受到該導角311的壓迫而朝接近該熱管40的方向擠壓，令該開槽22及該管柱31之間形成密閉狀態，此時，該穿接套筒30即可緊密地結合在該熱交換管體20的開槽22上。

請續參照第七圖，係顯示本發明之集熱器的立體外觀示意圖；請同時參照第三圖，該熱交換管體20具有相對設置的一出水口201及一入水口202，冷水自該入水口202流入該熱交換管體20內部並流經該熱管40， 流經該熱管40的水會帶走該熱管40的熱，再從該出水口201流出，據此，該熱管40即可透過工作流體42的相變化來進行熱交換，以達到該集熱器1的聚熱效果

請再參照第八圖及第九圖，係為本發明之穿接套筒的第二實施例；本實施例之穿接套筒與第一實施例大致相同，熱交換管體20的管壁21設有未貫穿該管壁21的一開槽22，該開槽22的內壁面設有複數第一螺紋23，且該開槽22中設有連通該容置空間200的至少一貫孔220。又，穿接套筒30包含一管柱31及連接該管柱31的一旋鈕32，本實施例與第一實施例不同的地方在於該管柱31並未設置有導角。

於本實施例中，該開槽22係設有一內導角221，該內導角221係自該開槽22的底側(內側)朝該容置空間200的方向斜向設置。當該穿接套筒30旋入該開槽22底部時，該密封環60會受到該管柱31的擠迫而往該熱管40的方向擠壓，該穿接套筒30即緊密地結合在該開槽22中，並令該開槽22及該管柱31之間形成密閉狀態。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，非用以限定本發明之專利範圍，其他運用本發明之專利精神之等效變化，均應俱屬本發明之專利範圍。

20‧‧‧熱交換管體

200‧‧‧容置空間

201‧‧‧出水口

21‧‧‧管壁

22‧‧‧開槽

220‧‧‧貫孔

23‧‧‧第一螺紋

30‧‧‧穿接套筒

300‧‧‧穿孔

31‧‧‧管柱

32‧‧‧旋鈕

33‧‧‧第二螺紋

40‧‧‧熱管

41‧‧‧本體

42‧‧‧工作流體

60‧‧‧密封環

Claims (13)

1. 一種熱管式太陽能集熱器，包括：一熱交換管體，具有一管壁及被該管壁包圍所形成的一容置空間，該管壁的外表面設有未貫穿該管壁的一開槽，該開槽的內壁面設有複數第一螺紋，且該開槽中設有連通該容置空間的至少一貫孔；一穿接套筒，包含設有一穿孔的一管柱，該管柱在該穿孔的孔緣形成有一導角，且該管柱的外緣面係對應該等第一螺紋而設有複數第二螺紋，該管柱係透過該些第二螺紋而螺合在該開槽中；至少一熱管，包含一本體及設置在該本體內的工作流體，該熱管的一端係穿經該穿孔及該貫孔而安置在該容置空間中；以及一密封環，夾設在該開槽及該管柱之間，該密封環的厚度大於該管柱的該導角，且該密封環受該導角的壓迫而朝接近該熱管的方向擠壓；其中，該管柱的端面推抵該密封環緊靠在該開槽及該容置空間之間的壁面上，流入該熱交換管體內的冷水會帶走該熱管的熱，以令該熱管透過工作流體的相變化來進行熱交換。
2. 如請求項1所述之熱管式太陽能集熱器，其更包括一集熱架，該熱交換管體及該熱管係固定在該集熱架上。
3. 如請求項1或2所述之熱管式太陽能集熱器，其更包括至少一集熱板，該熱管係嵌固在該集熱板上。
4. 如請求項1所述之熱管式太陽能集熱器，其中該熱交換管體具有相對設置的一入水口及一出水口，冷水係自該入水口流入該熱交換管體內部，流經該熱管的水則自該出水口流出。
5. 如請求項1所述之熱管式太陽能集熱器，其中該密封環的內徑與該熱管的管徑係為相等。
6. 如請求項1所述之熱管式太陽能集熱器，其中該導角係斜向設置，並自該管柱的內壁朝該管柱的外緣面方向而傾斜。
7. 如請求項1所述之熱管式太陽能集熱器，其中該開槽係設有一內導角，該內導角係自該開槽的底側朝該容置空間的方向斜向設置。
8. 如請求項1所述之熱管式太陽能集熱器，其中該貫孔的孔徑係略大於該熱管的管徑。
9. 如請求項1或8所述之熱管式太陽能集熱器，其中該貫孔係設置在該開槽的中央。
10. 如請求項1所述之熱管式太陽能集熱器，其中該穿接套筒更包含連接該管柱的一旋鈕，該穿孔係貫穿該管柱及該旋鈕。
11. 如請求項1或10所述之熱管式太陽能集熱器，其中該穿孔的孔徑係略大於該熱管的管徑。
12. 如請求項10所述之熱管式太陽能集熱器，其中該穿孔係設置在該管柱及該旋鈕的中央。
13. 如請求項1所述之熱管式太陽能集熱器，其中該些第一螺紋為內螺紋，該些第二螺紋為外螺紋。