TWI532960B - 熱管式太陽能集熱器及其密封結構 - Google Patents

Description

熱管式太陽能集熱器及其密封結構

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之密封結構。

目前太陽輻射熱能的應用中，太陽能集熱器已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之密封結構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之密封結構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之密封結構，以保持熱交換管體與熱管結合時的密封性，並提升熱交換效果。

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、密封塞環、及至少一熱管，熱交換管體具有一容置空間，且熱交換管體的一側面設置有未貫穿其管壁的一螺孔及連通容置空間的至少一貫孔，穿接套筒包含設有一穿孔的一管柱，穿孔中穿設有熱管，管柱的外緣面具有複數螺紋，並螺合在螺孔中，密封塞環包含套合在熱管上的一環套及自環套的外緣向外延伸的一環片，環片受管柱擠迫而靠抵貫孔，熱管的一端係穿過穿接套筒及密封塞環而安置在熱交換管體中。

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之密封結構，用以結合一熱交換管體及一熱管，熱交換管體的一側面設有 未貫穿其管壁的一螺孔及位於螺孔中的一貫孔，密封結構包括一穿接套筒及一密封塞環，穿接套筒包含設有一穿孔的一管柱，穿孔中係穿設有熱管，管柱的外緣面具有複數螺紋，並螺合在螺孔中，密封塞環包含套合在熱管上的一環套及自環套的外緣向外延伸的一環片，環套係塞設在穿孔中，環片受管柱擠迫而靠抵貫孔，其中，熱管的一端係穿過穿接套筒及密封塞環而安置在熱交換管體中。

本發明之另一目的，在於提供一種熱管式太陽能集熱器之密封結構，因其密封結構具有密封環，故穿接套筒係抵擠密封塞環的環片及密封環，藉此保持穿接套筒及貫孔之間的密封性，以防止熱交換管體內部的水外流。

相較於習知，本發明之集熱器係透過密封結構而將熱管緊密地結合在熱交換管體中，並維持兩者之間的密封性，並藉由穿接套筒的設置，可簡化將熱管結合在熱交換管體的結合方式；此外，由於密封結構包含有密封塞環，據以提供緊密地密封效果，確保密封性而有效地防止滲漏；再者，相較於習知熱管係利用間接傳導而傳熱，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‧‧‧螺孔

22‧‧‧貫孔

30‧‧‧密封結構

31‧‧‧穿接套筒

310‧‧‧穿孔

311‧‧‧管柱

312‧‧‧旋鈕

32‧‧‧密封塞環

321‧‧‧環套

322‧‧‧環片

33‧‧‧密封環

40‧‧‧熱管

41‧‧‧本體

42‧‧‧工作流體

3111‧‧‧螺紋

50‧‧‧集熱

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密封結構與熱管的立體分解圖；第五圖係為本發明之密封結構與熱管的組合示意圖；第六圖係為本發明之熱交換管體與熱管的立體組合示意圖：第七圖係本發明之熱交換管體與熱管的剖視圖；第八圖係本發明之熱管式太陽能集熱器的組合剖視圖；第九圖係為本發明之密封結構與熱管第二實施例的組合示意圖；第十圖係為本發明之密封結構與熱管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、一密封結構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，該熱管40係嵌固在該集熱板50上。

請續參照第四圖至第七圖，係分別為本發明之密封結構與熱管的立體分解圖、組合示意圖、熱交換管體與熱管的立體組合示意圖與其剖視圖；本發明之密封結構係用以結合熱交換管體20及熱管40。

該熱交換管體20具有一容置空間200，且該熱交換管體20的一側面設置有未貫穿其管壁的一螺孔21及連通該容置空間200的至少一貫孔22，該貫孔22的孔徑係略大於該熱管40的管徑。

該密封結構30包括一穿接套筒31、一密封塞環32及一密封環33。該穿接套筒31包含設有一穿孔310的一管柱311及連接該管柱311的一旋鈕312，該穿孔310係設置在該管柱311及該旋鈕312的中央，並貫穿該管柱311及該旋鈕312，且該穿孔310的孔徑係略大於該熱管40的管徑，亦即，該穿孔310中穿設有該熱管40，該管柱311的外緣面具有複數螺紋3111，該穿接套筒31(管柱311)係透過該些螺紋3111而螺合在該熱交換管體20的螺孔21中，實際實施時，該螺孔21可設有內螺紋，該些螺紋3111則對應設為外螺紋。

該密封塞環32包含套合在該熱管40上的一環套321及自該環套321的外緣向外延伸的一環片322，本實施例中，該環套321塞設在該穿接套筒31的穿孔310中，亦即，該環套321係位在該管柱311的內壁面及該熱管40的外壁面之間，且該環片322受該管柱311的擠迫而靠抵該貫孔22，以令該環片322完全封合該貫孔22；實際實施時，該密封塞環32可利用錫焊或熔接等結合方式而固定在該熱管40上，以封填該環套321與熱管40之間的間隙。

該密封環33亦套設在該熱管40上，該密封環33係設置在該密封塞環32的外側，且被夾設在該熱交換管體20的貫孔22及該密封塞環32的環片322之間，亦即，該環片322是靠抵在該密封環33上，據以保持該穿接套筒31及該貫孔22之間的密封性。

如第六圖及第七圖所示，該熱管40的一端係穿過該密封結構30(該穿接套筒31、該密封塞環32及該)而安置在該熱交換管體20的容置空間200中。

組設前，密封塞環32已熔焊在熱管40上。組設時，將該穿接套筒31及該密封環33套設在該熱管40上，再旋轉該旋鈕312，將具有該密封結構30的熱管40旋入該螺孔21，並穿過該貫孔22，該熱管40即藉由該密封結構30而緊密地結合在該熱交換管體20上，並維持兩者之間的密封性。

請續參照第八圖，係顯示本發明之集熱器的組合剖視圖；待熱管40利用該穿接套筒31而旋轉結合至該熱交換管體20後，該穿接套筒31之管柱311係抵擠該環片322及該密封環33，藉此保持該穿接套筒31及該貫孔22之間的密封性，以防止該熱交換管體20內部的水外流。又，本實施例中，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。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的集熱效果。

請再參照第九圖及第十圖，係為本發明之密封結構與熱管的第二實施例；本實施例與第一實施例不同的地方在於該密封塞環32的設置方向，同樣地，該密封塞環32包含套合在該熱管40上的一環套321及自該環套321的外緣向外延伸的一環片322，本實施例中，該環套321係為反向設 置，亦即，該密封環33的內徑略大於該熱管40的管徑，該環套321係塞設在該密封環33的內側，該環片322則是靠抵在該管柱311的端面上。

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

21‧‧‧螺孔

22‧‧‧貫孔

30‧‧‧密封結構

31‧‧‧穿接套筒

32‧‧‧密封塞環

33‧‧‧O型環

40‧‧‧熱管

41‧‧‧本體

42‧‧‧工作流體

Claims (14)

1. 一種熱管式太陽能集熱器之密封結構，用以結合一熱交換管體及一熱管，該熱交換管體的一側面設有未貫穿其管壁的一螺孔及位於該螺孔中且連通該熱交換管體內部的一貫孔，密封結構包括：一穿接套筒，包含設有一穿孔的一管柱，該穿孔中係穿設有所述熱管，該管柱的外緣面具有複數螺紋，並螺合在所述螺孔中；一密封塞環，包含套合在所述熱管上的一環套及自該環套的外緣向外延伸的一環片，該環套係塞設在該穿孔中，並位在該管柱的內壁面及該熱管的外壁面之間，該環片受該管柱擠迫而靠抵該貫孔；以及一密封環，夾設在該貫孔及該環片之間，該環片則是靠抵在該密封環上；其中，所述熱管的一端係穿過該穿接套筒及該密封塞環而安置在所述熱交換管體中。
2. 如請求項1所述之熱管式太陽能集熱器之密封結構，其中該密封環的內徑大於所述熱管的管徑，該環套係塞設在該密封環的內側，該環片則是靠抵在該管柱的端面上。
3. 如請求項1所述之熱管式太陽能集熱器之密封結構，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。
4. 如請求項1或3所述之熱管式太陽能集熱器之密封結構，其中該穿孔的孔徑係略大於所述熱管的管徑。
5. 如請求項4所述之熱管式太陽能集熱器之密封結構，其中該穿孔係設置在該管柱及該旋鈕的中央。
6. 如請求項1所述之熱管式太陽能集熱器之密封結構，其中該密封塞環係利用焊錫而固定在所述熱管上。
7. 一種熱管式太陽能集熱器，包括：一熱交換管體，具有一容置空間，且該熱交換管體的一側面設置有未貫穿其管壁的一螺孔及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，該穿孔中係穿設有所述熱管，該管柱的外緣面具有複數螺紋，並螺合在所述螺孔中；一密封塞環，包含套合在所述熱管上的一環套及自該環套的外緣向外延伸的一環片，該環套係塞設在該穿孔中，並位在該管柱的內壁面及該熱管的外壁面之間，該環片受該管柱擠迫而靠抵該貫孔；一密封環，夾設在該貫孔及該環片之間，該環片則是靠抵在該密封環上；以及至少一熱管，該熱管的一端係穿過該穿接套筒及該密封塞環而安置在該熱交換管體中。
8. 如請求項7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。
9. 如請求項7或8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。
10. 如請求項7所述之熱管式太陽能集熱器，其中該密封環的內徑大於所述熱管的管徑，該環套係塞設在該密封環的內側，該環片則是靠抵在該管柱的端面上。
11. 如請求項7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。
12. 如請求項7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。
13. 如請求項7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。
14. 如請求項7所述之熱管式太陽能集熱器，其中該密封塞環係利用焊錫或熔接而固定在該熱管上。