太陽能玻璃真空集熱管的製作方法
2023-05-02 06:19:56
專利名稱：太陽能玻璃真空集熱管的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能熱利用技術。
背景技術：
目前普遍地應用於太陽能熱水器領域的關鍵部件是全玻璃真空集熱管，由於該集熱管是由內外兩個玻璃盲管在共同的開口端部連接而成，並在兩管之間形成真空腔、在內玻璃盲管的外表面設置太陽能吸熱膜，使用時在內玻璃盲管內的傳熱介質——水不但不利於提高熱轉換率、不能承壓，而且不能輸出較高的溫度，另外，管內存水量大，易形成夜間熱量散失，有效熱水利用率較低，影響了太陽能熱利用領域的進一步拓展。業內已有人正在研究用金屬管取代玻璃內盲管，但由於金屬與玻璃之間的密封連接較為困難，不易推向市場。
發明內容
本發明目的在於設計一種能提高熱轉換率、實現承壓、輸出溫度高，且存水量小、輸出能量比高的太陽能玻璃真空集熱管。
本發明包括兩根同向相互套接的透明玻璃盲管，內、外兩根玻璃盲管在開口端相互熔接，並在兩隻玻璃盲管之間設置真空腔，在內、外兩根玻璃盲管之間設置斷面呈凹弧狀的聚光反射件，在內玻璃盲管內設置金屬管，金屬管外表面設置太陽能吸熱膜。
本發明避免了金屬與玻璃之間的密封連接，易於實際生產加工，同時，利用金屬的高強度特性，提高產品的承壓性能，更主要的是通過設置斷面呈凹弧狀的聚光反射，不但提供了充分利用光能的可能，而且，會聚的光能可提高玻璃熱管外表層的能流密度，使玻璃熱管冷凝端的輸出溫度較其它現有集熱管的輸出溫度高，為太陽能提供了更廣泛的使用空間，如高溫加熱、製冷、海水淡化、熱發電等。
為了加強保溫性能，本發明的金屬管與內玻璃盲管之間通過彈性密封件連接，彈性密封件布置在內玻璃盲管的開口端。
本發明的金屬管可以為一根螺旋管；也可以至少兩根，每兩根金屬管組成一U形管，U形管的外壁設置太陽能吸熱膜。在金屬管外還可連接金屬翅片，金屬翅片的外表面設置太陽能吸熱膜，可進一步縮小金屬管直徑，進一步減少管內存水量，以提高熱水利用率。
在玻璃內盲管內的金屬管也可以為兩根，由大小兩隻同心套管組成，在玻璃內盲管內底部的金屬大套管為盲端，金屬小套管為直通管，兩隻套管在內端連通，在金屬大套管外設置太陽能吸熱膜；在內玻璃盲管內的金屬大套管外可設置金屬翅片，金屬翅片的表面設置太陽能吸熱膜，進一步縮小金屬管徑。
金屬管也可以為三根，金屬大套管、中套管、小套管三隻同心套置，在玻璃內盲管內底部的金屬大套管為盲端，在同一端的中套管端部和小套管端部分別密封連接，在金屬大套管外設置太陽能吸熱膜。使傳熱介質在小套管內和大套管、中套管構成的環形腔內，既能增加最大直接受熱面積，又能減小傳熱介質存量，避免了金屬翅片產生能量衰減現象。
上述內玻璃盲管可偏心，為了方便生產，也可同心布置在外玻璃盲管內。
為提高聚光效果，聚光反射件至少有以下幾種形狀所述聚光反射件呈U形；U形可以為拋物線段；U形也可以為若干不同半徑的圓弧段的組合。
所述聚光反射件呈ω形，由左右對稱並相交的兩段凹弧組成；所述凹弧可以為多段不同半徑的圓弧段連接形成；所述凹弧也可以為一拋物線段和一圓弧段組成，兩圓弧段在內側相交，兩拋物線段分別連接在兩圓弧段的兩側。
所述聚光反射件呈複合弧線形，該複合弧線形由三段凹弧組成，中間一段為弧線段，兩側的凹弧段對稱分布，分別連接在中間弧線段的兩側；兩側的凹弧段可以分別由多段不同半徑的圓弧段連接形成；兩側的凹弧段也可以分別由拋物線段和弧線段組成，兩弧線段分別連接在兩拋物線段的內側。
圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖7、圖9分別為本發明的幾種結構示意圖；圖6為圖5中的A-A斷面圖；圖8為圖7中的B-B斷面圖。
具體實施例圖中，1為真空腔，2為內玻璃盲管，3為外玻璃盲管，4為金屬翅片，5為彈性密封件，6為金屬螺旋管，7為凹弧狀的聚光反射件，8金屬U形管，9金屬大套管，10金屬小套管，11金屬中套管，12端蓋(一)，13端蓋(二)。
如圖1所示，透明的內玻璃盲管2同向且同心套接在透明的外玻璃盲管3內，並在開口端相互熔接，並在兩隻玻璃盲管之間設置真空腔1，在內、外兩根玻璃盲管2和3之間設置斷面呈凹弧狀的聚光反射件7，在內玻璃盲管2內設置金屬螺旋管6，螺旋管6外連接金屬翅片4，螺旋管6外表面以及金屬翅片4表面分別設置太陽能吸熱膜。金屬螺旋管6的外端部通過彈性密封件5與內玻璃盲管2連接，彈性密封件5布置在內玻璃2的開口端。
如圖2所示，在內玻璃盲管2內設置由兩根金屬直管連接成的一金屬U形管8，金屬U形管8外還可連接金屬翅片4，金屬U形管8外表面以及金屬翅片4表面分別設置太陽能吸熱膜。金屬U形管8的兩個外端部通過彈性密封件5與內玻璃盲管2連接。
如圖3所示，在內玻璃盲管2內設置由金屬大套管9和金屬小套管10組成的一金屬U形管8，在玻璃內盲管2內底部的金屬大套管9為盲端，金屬小套管10為直通管，兩隻套管在內端連通，金屬大套管9外可設置金屬翅片4，金屬大套管9外和金屬翅片4的表面分別設置太陽能吸熱膜。
如圖4所示，金屬大套管9、金屬中套管11、金屬小套管10三隻管同心套置，在玻璃內盲管2內底部的金屬大套管9為盲端，金屬中套管11和金屬小套管10的相同的兩個端部分別以環狀端蓋(一)12、(二)13密封連接，在金屬大套管9外設置太陽能吸熱膜。
如圖5和6、7、8、9所示，透明的內玻璃盲管2偏心套接在透明的外玻璃盲管3內。
如圖6所示，凹弧狀的聚光反射件7呈U形。U形可以為拋物線段，U形也可以為若干不同半徑的圓弧段的組合。
如圖8所示，凹弧狀的聚光反射件7呈ω形，由左右對稱並相交的兩段凹弧組成。凹弧可以為多段不同半徑的圓弧段連接形成，凹弧也可以為一拋物線段和一圓弧段組成，兩圓弧段在內側相交，兩拋物線段分別連接在兩圓弧段的兩側。本例中，在玻璃內盲管2內設置四根金屬管，每兩根組成一金屬U形管8，還可在金屬U形管8外布置金屬翅片4。
如圖9所示，凹弧狀的聚光反射件7呈複合弧線形，該複合弧線形由三段凹弧組成，中間一段為弧線段，兩側的凹弧段對稱分布，分別連接在中間弧線段的兩側。兩側的凹弧段可以分別由多段不同半徑的圓弧段連接形成，兩側的凹弧段也可以分別由拋物線段和弧線段組成，兩弧線段分別連接在兩拋物線段的內側。本例中，在玻璃內盲管2內設置十根金屬管，它們每兩兩組成一組金屬U形管8，共組成五組。
權利要求
1.太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於包括兩根同向相互套接的透明玻璃盲管，內、外兩根玻璃盲管在開口端相互熔接，並在兩隻玻璃盲管之間設置真空腔，在內、外兩根玻璃盲管之間設置斷面呈凹弧狀的聚光反射件，在內玻璃盲管內設置金屬管，金屬管外表面設置太陽能吸熱膜。
2.根據權利要求1所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於金屬管與內玻璃盲管之間通過彈性密封件連接，彈性密封件布置在內玻璃盲管的開口端。
3.根據權利要求1所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於所述金屬管為一螺旋管。
4.根據權利要求1所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於所述金屬管至少兩根，每兩根金屬管組成一U形管，U形管的外壁設置太陽能吸熱膜。
5.根據權利要求3或4所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於金屬管外連接金屬翅片，金屬翅片的表面設置太陽能吸熱膜。
6.根據權利要求1所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於所述金屬管為兩根，由大小兩隻同心套管組成，在玻璃內盲管內底部的金屬大套管為盲端，金屬小套管為直通管，兩隻套管在內端連通，在金屬大套管外設置太陽能吸熱膜。
7.根據權利要求6所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於在內玻璃盲管內的金屬大套管外設置金屬翅片，金屬翅片的表面設置太陽能吸熱膜。
8.根據權利要求1所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於金屬管為三根，金屬大套管、中套管、小套管三隻同心套置，在玻璃內盲管內底部的金屬大套管為盲端，在同一端的中套管端部和小套管端部分別密封連接，在金屬大套管外設置太陽能吸熱膜。
9.根據權利要求1所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於內玻璃盲管同心布置在外玻璃盲管內。
10.根據權利要求1所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於聚光反射件的斷面呈U形。
11.根據權利要求10所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於所述U形為拋物線段。
12.根據權利要求10所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於所述U形為若干不同半徑的圓弧段的組合。
13.根據權利要求1所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於聚光反射件的斷面呈ω形，由左右對稱並相交的兩段凹弧組成。
14.根據權利要求13所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於所述凹弧為多段不同半徑的圓弧段連接形成。
15.根據權利要求13所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於所述凹弧為一拋物線段和一圓弧段組成，兩圓弧段在內側相交，兩拋物線段分別連接在兩圓弧段的兩側。
16.根據權利要求1所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於聚光反射件的斷面呈複合弧線形，該複合弧線形由三段凹弧組成，中間一段為弧線段，兩側的凹弧段對稱分布，分別連接在中間弧線段的兩側。
17.根據權利要求16所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於兩側的凹弧段分別由多段不同半徑的圓弧段連接形成。
18.根據權利要求16所述太陽能玻璃真空集熱管，其特徵在於兩側的凹弧段分別由拋物線段和弧線段組成，兩弧線段分別連接在兩拋物線段的內側。
全文摘要
太陽能玻璃真空集熱管，涉及太陽能熱利用技術。包括兩根同向相互套接的透明玻璃盲管，內、外兩根玻璃盲管在開口端相互熔接，並在兩隻玻璃盲管之間設置真空腔，在內、外兩根玻璃盲管之間設置斷面呈凹弧狀的聚光反射件，在內玻璃盲管內設置金屬管，金屬管表面設置太陽能吸熱膜。本發明易於實際生產加工，同時，利用金屬的高強度特性，提高產品的承壓性能，更主要的是通過設置斷面呈凹弧狀的聚光反射，不但提供了充分利用光能的可能，而且，會聚的光能可提高玻璃熱管外表層的能流密度，使玻璃熱管冷凝端的輸出溫度較其它現有集熱管的輸出溫度高，為太陽能提供了更廣泛的使用空間。
文檔編號F24J2/05GK1587858SQ200410064719
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月15日 優先權日2004年9月15日
發明者黃永年 申請人:黃永年