過熱保護真空循環集熱元件太陽集熱裝置的製作方法
2023-11-11 23:06:02 1
專利名稱：過熱保護真空循環集熱元件太陽集熱裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及過熱保護真空循環集熱元件太陽集熱裝置。
背景技術：
真空插管太陽熱水器可在冬季提供生活熱水，但集熱管內存水熱沉大、得熱少、抗 凍性差、會炸管、單管破損會跑水、水質劣化細菌超標。採用熱管集熱元件可以製造管內無 水的熱水器，但銅——水熱管造價高、容易凍壞、有的還存在明顯的性能衰退現象。
發明內容
本發明的目的是要提供過熱保護真空循環集熱元件太陽集熱裝置。本發明解決其技術問題所採取的技術方案用若干個過熱保護真空循環集熱元件 和負載容器及安裝機架組成一臺過熱保護真空循環集熱元件太陽集熱裝置。真空循環集熱 元件由置於真空隔熱層內的吸收體，一個由上行管、下行管及放熱端構成的自然循環流道， 以及一個與吸收體或者下行管低熱阻連接、帶有自由端爪的雙金屬片熱力元件組成，自然 循環流道內部灌裝但不充滿液態熱媒，自然循環流道的上行管與置於真空隔熱層內的吸收 體低熱阻連接或者與吸收體一體製作。本發明的有益效果包括對於可傾斜或垂直安置的場合，循環傳熱無需配備動力、 啟動快、抗凍、不炸管、單管損壞仍然能集熱、可製造水質符合衛生標準、得熱多、保溫性能 優異的太陽集熱裝置；換熱界面設計自由、對真空度不敏感、可半永久性穩定工作在20 500°C範圍、可用低碳鋼和鋁代替銅、過熱保護的集熱元件能防止空曬事故。
以下結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是一臺可伐封接過熱保護真空循環集熱元件太陽集熱裝置結構示圖。圖2是一臺罩玻璃管放熱過熱保護真空循環集熱元件太陽集熱裝置結構示圖。圖3是一臺內凹放熱端面過熱保護真空循環集熱元件太陽集熱裝置結構示圖。圖中1.集熱元件；2.負載容器；3.真空隔熱層；4.吸收體；5.上行管；6.下行 管；7.放熱端；8.自由端爪；9.熱力元件；10.可伐密封連接件；11.罩玻璃管；12.縮頸段； 13.塞狀換熱界面；14.內凹段。
具體實施例方式圖1中，可伐封接的過熱保護真空循環集熱元件1插入帶絕熱層的負載容器2組 成一臺可伐封接過熱保護真空循環集熱元件太陽集熱裝置。真空循環集熱元件1由置於真 空隔熱層3內的吸收體4，一個由上行管5、下行管6及放熱端7構成的自然循環流道，一個 與下行管6低熱阻連接、帶有自由端爪8的雙金屬片熱力元件9，以及一個可伐密封連接件 10組成，上行管5與吸收體4 一體製作。可伐密封連接件10密封連接件集熱元件1的自然循環流道放熱端7與罩玻璃管11。自然循環流道內部灌裝但不充滿液態熱媒。圖1實施例可伐封接過熱保護真空循環集熱元件太陽集熱裝置在陽光下作放熱 端7高置的傾斜安裝，使斜虛線所示的熱媒液面呈水平狀態。陽光透過罩玻璃管11在吸收 體4上轉換為熱能，熱能經吸收體4傳給上行管5內的熱媒並使熱媒受熱膨脹通過上行管 5上浮，在自然循環流道的管狀放熱端7處，熱媒放出熱能溫度降低下沉進入下行管6，下沉 到底後再次進入上行管5被加熱並上浮。如此沿帶箭頭曲線所示途徑周而復始循環集熱。 與此同時，負載容器2內的水或者熱媒被不斷加熱。正常工作溫度下，集熱元件1通過管狀放熱端7放熱。雙金屬片熱力元件9的自 由端爪8不與罩玻璃管11接觸。當集熱元件空曬內部溫度過高時，雙金屬片熱力元件9的自由端爪8受熱外翻至 虛線所示位置與罩玻璃管11接觸，部分熱能通過這些自由端爪8和罩玻璃管11散發到環 境，使集熱元件1的溫度降低實現過熱保護。過熱保護以後能自動解除。圖1中，採用上行管5伸入管狀放熱端7內部的設計，有助於提高集熱效率。圖1實施例的上行管5和下行管6之間真空隔熱，對循環集熱十分有利。熱力元件9也可與吸收體4低熱阻連接；還可採用記憶合金製造熱力元件。在罩玻璃管非受光區域內表面塗制紅外反射材料，可有效減少集熱元件的輻射熱 損。圖1實施例的放熱端5是管狀向外伸出的。真空循環集熱元件1還可採用內凹的 放熱端或者放熱端面。圖2中，罩玻璃管放熱的過熱保護真空循環集熱元件1插入帶絕熱層的負載容器 2，組成一臺罩玻璃管放熱過熱保護真空循環集熱元件太陽集熱裝置。真空集熱元件1含有 一個由上行管5、下行管6和管狀放熱端7構成的自然循環流道；上行管5與置於真空隔熱 層3內的吸收體4 一體製作；在真空隔熱層3內設置有一個與下行管6低熱阻連接、帶有自 由端爪8的雙金屬片熱力元件9 ；管狀放熱端7與閉合的罩玻璃管11縮頸段12之間採用 一個彈性傳熱件以改善傳熱；管狀放熱端7通過彈性傳熱件和縮頸段12與負載換熱。自然 循環流道內部灌裝但不充滿液態熱媒。通過罩玻璃管或其縮頸段與負載換熱可省略可伐密封連接件、密封性好，耐腐蝕。有時，與集熱元件配合的負載容器也需要集熱元件有這樣一個縮頸段。圖3中，用塞狀換熱界面13與放熱端面內凹的的真空循環集熱元件1配合傳熱連 接，組成一臺內凹放熱端面真空循環集熱元件太陽集熱裝置。真空集熱元件1含有一個由 上行管5、下行管6和盤管換熱器放熱端7構成的自然循環流道；上行管5與置於真空隔熱 層3內的吸收體4 一體製作；在真空隔熱層3內設置有一個與下行管6低熱阻連接、帶有 自由端爪8的雙金屬片熱力元件9 ；盤管換熱器放熱端7與罩玻璃管內凹段14配合傳熱連 接，在盤管換熱器放熱端7與罩玻璃管內凹段14之間墊有一個彈性傳熱件。盤管換熱器放 熱端7通過彈性傳熱件和罩玻璃管內凹段14放熱。圖3實施例中與罩玻璃管內凹段14配合的盤管換熱器放熱端7的左側即抬高放 熱端傾斜安置時的頂部的內部空間比較大，這是為吸收熱媒體積膨脹保留的膨脹空間。一 般膨脹空間的最小垂直高度不應小於30毫米。這裡的垂直高度是管狀真空集熱元件中心 線水平夾角在45 135度範圍時，熱媒從上升到下降的一段循環流道內部的底部到頂部的垂直距離。放熱端或者放熱端面內凹的真空循環集熱元件太陽集熱裝置採用體積較小的塞 狀換熱界面13，節省材料並且保溫性能好；採用軟管連接的塞狀換熱界面13安裝維修更為 方便。圖3實施例中與罩玻璃管內凹段14配合的盤管換熱器放熱端7還可以採用其他 形式，譬如與罩玻璃管內凹段14同心布置配合的夾套式換熱器放熱端。
權利要求
1.過熱保護真空循環集熱元件太陽集熱裝置，由若干個過熱保護真空循環集熱元件和 負載容器及安裝機架組成，真空循環集熱元件由置於真空隔熱層內的吸收體，一個由上行 管、下行管及放熱端構成的自然循環流道，以及一個與吸收體或者下行管低熱阻連接、帶有 自由端爪的雙金屬片熱力元件組成，自然循環流道內部灌裝但不充滿液態熱媒，其特徵在 於自然循環流道的上行管與置於真空隔熱層內的吸收體低熱阻連接或者與吸收體一體制 作。
2.根據權利要求1所述的集熱裝置，其特徵在於集熱元件自然循環流道的放熱端與罩 玻璃管之間含有一個可伐密封連接件。
3.根據權利要求1所述的集熱裝置，其特徵在於集熱元件自然循環流道的放熱端與閉 合的罩玻璃管之間含有一個彈性傳熱件。
4.根據權利要求1所述的集熱裝置，其特徵在於集熱元件的自然循環流道含有一個與 罩玻璃管內凹段配合傳熱連接的盤管或者夾套式換熱器放熱端，盤管或者夾套式換熱器放 熱端與罩玻璃管內凹段之間含有一個彈性傳熱件。
5.根據權利要求1所述的集熱裝置，其特徵在於含有與集熱元件內凹的放熱端或者放 熱端面配合傳熱連接的塞狀換熱界面。
6.根據權利要求5所述的集熱裝置，其特徵在於含有一個帶有軟管連接、與集熱元件 內凹的放熱端或者放熱端面配合傳熱連接的塞狀換熱界面。
7.根據權利要求1所述的集熱裝置，其特徵在於集熱元件自然循環流道的放熱端內部 含有最小垂直高度不小於30毫米的膨脹空間。
全文摘要
過熱保護真空循環集熱元件太陽集熱裝置，由過熱保護真空循環集熱元件和負載容器及安裝機架組成，集熱元件由置於真空隔熱層內的吸收體，一個由上行管、下行管及放熱端構成的自然循環流道和一個與吸收體或者下行管低熱阻連接、帶有自由端爪的雙金屬片熱力元件組成，其特徵在於上行管與吸收體低熱阻連接或一體製作。本發明的有益效果包括循環傳熱無需配備動力、啟動快、抗凍、不炸管、單管損壞仍然能集熱、可製造水質符合衛生標準、得熱多、保溫性能優異的太陽集熱裝置；換熱界面設計自由、對真空度不敏感、可半永久性穩定工作在20～500℃範圍、可用低碳鋼和鋁代替銅、過熱保護的集熱元件能防止空曬事故。結合附圖給出三個實施例。
文檔編號F24J2/46GK102052777SQ200910198650
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月11日 優先權日2009年11月11日
發明者施國梁 申請人:施中天