一種太陽能真空玻璃集熱管的製作方法
2023-06-10 17:27:21 1
專利名稱：一種太陽能真空玻璃集熱管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能集熱器，確切地說是一種太陽能真空玻璃集熱管。
太陽能真空玻璃集熱管是太陽能集熱器的核心部件。這種集熱管主要由內管、外管組成，內外管之間形成真空。外管均由玻璃管構成；內管則分別由內管本體和附著在其外表面上的太陽選擇性吸收塗層，簡稱內管塗層構成。該內管本體可以是玻璃管，也可以是金屬管；該內管塗層分別由自內向外依次分布、相互附著在一起的基層、吸收層、減反射層構成。基層通常由一個附著在內管本體外表面上的紅外反射金屬層構成。但是，當內管本體採用對紅外光具有高反射、低輻射物理特性的金屬材料製成時，它也可以由內管本體的外表面直接構成；吸收層由金屬粒子與非金屬粒子組成的介電質層構成；減反射層由非金屬層或者由金屬與非金屬粒子組成的介電質層構成。現有的內管塗層的具體結構形式若用通式—減反射層/吸收層/基層表示時，主要有以下幾種碳/不鏽鋼-碳/銅；鋁-氮/鋁；碳/鋁-氮/鋁。其中，各內管塗層的吸收層均由多層漸變層構成，現有的太陽能真空玻璃集熱管存在的主要缺點是1、使用溫度升高過程中發射率升高速度較快，因而在高溫狀態下其熱效率較低。2、內管塗層形成時間長，因而集熱管生產效率較低。
本實用新型的目的是為人們提供一種生產效率高以及在使用溫度升高過程中，發射率升高速度較慢的太陽能真空玻璃吸熱管。
本實用新型的目的是這樣實現的，它包括內管、外管，內外管之間形成真空，內管塗層由基層、吸收層、減反射層組成，基層由金屬層構成，減反射層由介電質層構成，其特點是吸收層由介電質層和附著在其外面的金屬富集層組成。
上述基層、金屬富集層均由鋁層構成；組成吸收層的介電質層由一層或多層各向同性的鋁氮層構成；減反射層由一層各向同性的鋁氮層、位於該鋁氮層最外面的一層各向同性的鋁氧層構成。
上述基層、金屬富集層均由鋁合金層構成；組成吸收層的介電質層由一層或多層各向同性的鋁合金氮層構成；減反射層由一層各向同性的鋁合金氮層、位於該鋁合金氮層最外面的一層各向同性的鋁合金氧層構成。
上述基層、金屬富集層均由鋁層構成，所述介電質層均由一層或多層各向同性的鋁氮層構成。
上述基層、金屬富集層均由鋁層構成，所述介電質層均由一層各向同性的鋁氧層構成。
上述基層、金屬富集層均由鋁層構成；所述介電質層均由一層或多層各向同性的鋁氮氧層構成。
上述基層、金屬富集層均由鋁合金層構成，所述介電質層均由一層或多層各向同性的鋁合金氮層構成。
上述基層、金屬富集層均由鋁合金層構成；所述介電質層均由一層各向同性的鋁合金氧層構成。
上述基層、金屬富集層均由鋁合金層構成；所述介電質層均由一層或多層各向同性的鋁合金氮氧層構成。
本實用新型實現後，由於其內管塗層中設置了金屬富集層，因而，它與現有技術相比具有如下優點1、內管塗層能夠產生很強的幹涉膜效應，因而使用溫度升高時對集熱管的發射率影響較小，從而可減少熱能損失，進而提高熱效率；2、能夠明顯縮短內管塗層的形成時間，從而提高集熱管的生產效率，降低製造成本。
由於本實用新型內管塗層的金屬基層、金屬富集層以及組成吸收層、減反射層的金屬成分可以採用同一種金屬製做。因此，它與以碳/不鏽鋼一碳/銅為內管塗層的現有技術相比可避免同時使用兩種金屬即不鏽鋼、銅，從而簡化製做工藝；由於本實用新型的內管塗層在製做過程中不使用乙炔氣體，因而它與以碳/鋁-氮/鋁為內管塗層的現有技術相比，可減少設備汙染。
下面給合附圖對本實用新型的實施例做進一步詳細地說明。
圖1是本實用新型結構示意圖。
圖2是附著在內管本體上的內管塗層的結構示意圖。
由圖可見，本實用新型與現有技術的共同之處在於它也是由內管4，外管1以及設置在內外管之間的支架9組成的，並使內外管之間的空腔2形成真空。外管由玻璃管構成；內管則由內管本體和附著在其外面的內管塗層3組成，該內管塗層又分別由自內向外依次分布、相互附著在一起的基層、吸收層、減反射層組成。其中，內管本體可以是玻璃管，也可以是金屬管；基層5由附著在內管本體外面的對紅外光譜具有高反射、低輻射物理特性的金屬層構成，而當內管本體採用金屬管、並且其外表面具有基層的上述物理特性時，則該基層也可以由內管本體的外表面直接構成；減反射層8由金屬粒子和非金屬粒子組成的介電質層構成；本實用新型與現有技術的主要區別在於其吸收層分別由金屬粒子與非金屬粒子組成的介電質層6和位於其外面的金屬富集層7組成。
當本實用新型的內管塗層採用以下四種具體結構形式時，其實施效果十分理想。其中，前兩種具體結構形式分別為實施例1基層、金屬富集層均由鋁層構成；組成吸收層的介電質層由一層或多層各向同性的鋁氮層構成；減反射層由一層各向同性的鋁氮層、位於該鋁氮層最外面的一層各向同性的鋁氧層構成。
實施例2基層、金屬富集層均由鋁合金層構成；組成吸收層的介電質層由一層或多層各向同性的鋁合金氮層構成；減反射層由一層各向同性的鋁合金氮層、位於該鋁合金氮層最外面的一層各向同性的鋁合金氧層構成。
後兩種具體結構形式可以概括地表述為內管塗層的金屬基層、金屬富集層、各介電質層中所含金屬成分由同名金屬製成，而各介電質層中所含非金屬成分則為同一種非金屬物質。現列舉如下實施方式3基層、金屬富集層均由鋁層構成，而各介電質層則同由鋁-氮層或者鋁-氧層構成。
實施方式4基層、金屬富集層均由鋁合金層構成，而各介電質層則同由鋁合金-氮層或者鋁合金-氧層構成。
當本實用新型內管塗層的金屬基層、金屬富集層、各介電質層中所含金屬成分由同名金屬製成，而各介電質層中所含非金屬成分則同為兩種非金屬物質時，其實施效果也比較理想，現列舉如下實施方式5基層、金屬富集層均由鋁層構成，而各介電質層則均由鋁-氮-氧層構成。
實施方式6基層、金屬富集層均由鋁合金層構成，而各介電質層則均由鋁合金-氮-氧層構成。
當本實用新型的內管本體採用金屬管，該金屬管與內管塗層的金屬富集層的材質不同，而各介電質層中所含金屬成分則與金屬富集層的材質相同，同時各介電質層中所含的非金屬成分為一種或者是兩種非金屬物質時，本實用新型也可以實現，舉例如下實施方式7基層由鋁質或銅質的內管本體外表面直接構成，金屬富集層由鋁合金層構成，各介電質層同由鋁合金-氮層或者鋁合金-氧層或鋁合金-氮-氧層構成。
實施方式8基層由鋁合金或銅質的內管本體外表面直接構成，金屬富集層由鋁層構成，各介電質層同由鋁-氮-氧層或鋁-氮層或鋁-氧層構成。
在實施例3-8中，除所述鋁氧層、鋁合金氧層必須由一個層體構成外，其餘各介電質層即可以由一個層體構成，也可以由多個分層體組成。無論採用何種結構形式，都使每個層體為各向同性體，即各層體中的金屬粒子、非金屬粒子分布均勻。然而，當各介電質層由漸變層構成時，本實用新型也可以使用。
本實用新型的製做工藝過程與現有技術基本相同，舉例說明如下1、製做內管以直流磁控濺射鍍膜機為生產設備，首先按非反應濺射沉積工藝在玻璃內管本體外表面上濺射沉積一層厚度為2～3×10-4mm的鋁層5，該鋁層構成內管的基層；按反應濺射沉積工藝在基層5的外表面上濺射沉積一層厚度為4～6×10-5mm的鋁-氮層6，按非反應濺射沉積工藝在鋁-氮層6的外表面上濺射沉積一層厚度為4～9×10-6mm的鋁層7，該鋁層構成金屬富集層，該富集層與鋁-氮層6組合構成內管的吸收層；按反應濺射沉積工藝在吸收層的外表面上沉積一層厚度為5～8×10-5mm的鋁-氮層8，該鋁-氮層8構成內管的減反射層。至此，製成內管。
在此實施過程中，由於本實用新型內管塗層中設置了金屬富集層，使該塗層形成鋁-氮/鋁/鋁-氮/鋁的具體結構形式，因而它與現有的使用功能相同、內管塗層的製做材料同為鋁、氮，而其構造方式則為鋁-氮/鋁的現有集熱管相比，製造時間縮短了44％。
2、製成品按現有技術將上述內管、外管、支架組裝成一體，並使內外管之間形成真空即得到成品。
權利要求1.一種太陽能真空玻璃集熱管，它包括內管、外管，內外管之間形成真空，內管塗層由基層、吸收層、減反射層組成，基層由金屬層構成，減反射層由介電質層構成，其特徵在於吸收層由介電質層和附著在其外面的金屬富集層組成。
2.根據權利要求1所述一種太陽能真空玻璃集熱管，其特徵在於所述基層、金屬富集層均由鋁層構成；組成所述吸收層的介電質層由一層或多層各向同性的鋁氮層構成；所述減反射層由一層各向同性的鋁氮層、位於該鋁氮層最外面的一層各向同性的鋁氧層構成。
3.根據權利要求1所述一種太陽能真空玻璃集熱管，其特徵在於所述基層、金屬富集層均由鋁合金層構成；組成所述吸收層的介電質層由一層或多層各向同性的鋁合金氮層構成；所述減反射層由一層各向同性的鋁合金氮層、位於該鋁合金氮層最外面的一層各向同性的鋁合金氧層構成。
4.根據權利要求1所述一種太陽能真空玻璃集熱管，其特徵在於所述基層、金屬富集層均由鋁層構成，所述介電質層均由一層或多層各向同性的鋁氮層構成。
5.根據權利要求1所述一種太陽能真空玻璃集熱管，其特徵在於所述基層、金屬富集層均由鋁層構成，所述介電質層均由一層各向同性的鋁氧層構成。
6.根據權利要求1所述一種太陽能真空玻璃集熱管，其特徵在於所述基層、金屬富集層均由鋁層構成；所述介電質層均由一層或多層各向同性的鋁氮氧層構成。
7.根據權利要求1所述一種太陽能真空玻璃集熱管，其特徵在於所述基層、金屬富集層均由鋁合金層構成，所述介電質層均由一層或多層各向同性的鋁合金氮層構成。
8.根據權利要求1所述太陽能真空玻璃集熱管，其特徵在於所述基層、金屬富集層均由鋁合金層構成；所述介電質層均由一層各向同性的鋁合金氧層構成。
9.根據權利要求1所述太陽能真空玻璃集熱管，其特徵在於所述基層、金屬富集層均由鋁合金層構成；所述介電質層均由一層或多層各向同性的鋁合金氮氧層構成。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能真空玻璃集熱管,它包括內管、外管,內外管之間形成真空,內管塗層由基層、吸收層、減反射層組成,基層由金屬層構成,減反射層由介電質層構成,其特點是吸收層由介電質層和附著在其外面的金屬富集層組成。本實用新型實現後與現有技術相比具有可減少熱能損失,提高熱效率以及明顯縮短內管塗層的形成時間,從而提高集熱管的生產效率節省鍍膜設備投資等優點。
文檔編號F24J2/05GK2474960SQ0124152
公開日2002年1月30日 申請日期2001年5月10日 優先權日2001年5月10日
發明者戰餘英 申請人:戰餘英