專利名稱：太陽能收集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能收集器。
背景技術(shù)：
太陽能收集器通過吸收器吸收來自太陽輻射的熱量。傳熱流體在固定到吸收器上的熱收集器管道中循環(huán)。管道使得熱量能夠被傳遞到用戶并且可將吸收器保持在適當?shù)臏囟认?。例如，這種收集器可被用于加熱家用電器的水，供應(yīng)熱能給制冷単元用于產(chǎn)生空調(diào)的空氣，用于海水脫鹽或者用于凈化水用于供應(yīng)飲用水目的，或者用于干燥エ業(yè)廠房中的材料。文獻GB-A-2261247公開了ー種包括多層格柵単元的太陽能收集器，吸收器被置于多層格柵單元下面。所述多層格柵單元包括被金屬間隔器隔開的至少ー對玻璃板，金屬 間隔器被通過導(dǎo)熱搪瓷帶焊接到玻璃板上。這種太陽能收集器的一個缺點是吸收器和傳熱流體在其中循環(huán)的管道被置于所述多層格柵單元下面。因此，太陽能收集器具有大厚度，這導(dǎo)致安裝時操作困難。而且，必須在吸收器和管道下面添加絕熱涂層以最小化熱損失。這使太陽能收集器變得復(fù)雜并且進一步增加了太陽能收集器的厚度。另外，太陽輻射必須穿過至少兩個玻璃板才能到達吸收器，因此減少了太陽輻射的傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要一種緊湊、簡單并且改善太陽輻射到吸收器的傳輸?shù)奶柲苁占?。為此，本發(fā)明提供了一種太陽能收集器，包括-被提供有燒制的金屬燒結(jié)體的玻璃板；-金屬框架或者被提供有燒制的金屬燒結(jié)體的另ー玻璃板和金屬框架；-金屬燒結(jié)體和金屬框架之間的釬焊密封部；-吸收器和傳熱流體在其中循環(huán)的管道，管道與吸收器接觸，并且吸收器和管道被置于玻璃板和金屬框架之間或兩個玻璃板之間。根據(jù)另ー特征，太陽能收集器包括単一的玻璃板和金屬框架，金屬框架被提供有底部并且金屬框架的自由邊緣被釬焊至玻璃板的金屬燒結(jié)體。根據(jù)另ー特征，太陽能收集器包括兩個玻璃板和金屬框架，金屬框架的邊緣被釬焊至兩個玻璃板的每ー個的金屬燒結(jié)體。根據(jù)另ー特征，金屬框架包括關(guān)于釬焊密封部偏置的壁和/或通過低導(dǎo)熱率材料連接至釬焊密封部的壁。根據(jù)另一特征，玻璃板被回火。根據(jù)另ー特征，釬焊合金具有100°C和350°C之間的熔點。根據(jù)另ー特征,釬焊合金是合金Pb9^5Sn5Agh5t5根據(jù)另ー特征，燒制的金屬燒結(jié)體包括重量在50%和95%之間的銀顆粒，其余的是玻璃狀粘合劑，玻璃狀粘合劑包括SiO2, Bi2O3, Na2O和ZnO。根據(jù)另一特征，太陽能收集器處于真空條件下。根據(jù)另一特征,玻璃板由超白(extra-clear)玻璃制成。根據(jù)另一特征，玻璃板被提供有抗反射涂層。根據(jù)另一特征，每個玻璃板可通過聚合物中間層連接至另一玻璃板而形成分層玻
璃單元。本發(fā)明的另一目的是提供一種太陽能收集器，包括-玻璃板； -金屬框架或者另一玻璃板和金屬框架；-玻璃板和金屬框架之間的密封部；-金屬框架包括關(guān)于所述釬焊密封部偏置的壁和/或通過低導(dǎo)熱率材料連接至所述釬焊密封部的壁。


下面將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢，其中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的太陽能收集器的斷面圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的太陽能收集器的斷面圖；以及圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的太陽能收集器的斷面圖。
具體實施例方式
不同附圖中相同的參考標記表示相同或類似的元件。本發(fā)明涉及包括被提供有燒制的金屬燒結(jié)體(fired metal frit)的玻璃板的太陽能收集器。太陽能收集器還包括被提供有燒制的金屬燒結(jié)體和/或金屬框架的另一玻璃板。釬焊的密封部被形成在金屬燒結(jié)體和金屬框架之間或兩個玻璃板的金屬燒結(jié)體之間。因此，太陽能收集器被氣密密封，因而尤其可以保持太陽能收集器中的真空。太陽能收集器還包括吸收器和傳熱流體在其內(nèi)循環(huán)的管道。管道與吸收器接觸以最大化吸收器和傳熱流體之間的熱交換。另外，吸收器和管道被置于玻璃板和金屬框架之間，或兩個玻璃板之間。因此，太陽能收集器很緊湊，因為吸收器和管道被集成在玻璃板和金屬框架之間或兩個玻璃板之間。另外，太陽能收集器很簡單，因為它避免了使用額外的絕緣涂層。太陽輻射只穿過單一的玻璃板就到達吸收器。這可以改善太陽輻射到吸收器的傳輸。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的太陽能收集器的斷面圖。在本實施例中，太陽能收集器包括玻璃板I和密封到玻璃板I上的金屬框架2。密封被借助于釬焊合金4經(jīng)由沉積在玻璃板I上的金屬燒結(jié)體3通過釬焊方式生成。玻璃和金屬之間的這種密封在機械上很堅固并且保持不可滲透性。當太陽能收集器處于真空條件下時此密封特別有利，因為它防止真空隨著時間的推移而變壞。金屬燒結(jié)體3被沉積到玻璃板I的一個表面的外圍上，優(yōu)選地通過絲網(wǎng)印刷方式。從工業(yè)化方面來講通過絲網(wǎng)印刷沉積實際上比薄膜沉積簡單。
金屬燒結(jié)體3在80°C變干。然后，將被提供有金屬燒結(jié)體3的玻璃板I加熱到400°C和700°C之間的溫度以燒制金屬燒結(jié)體3。此燒制溫度可不破壞玻璃板I。之后，將被提供有燒制的金屬燒結(jié)體的玻璃板I冷卻到室溫。如果太陽能收集器的玻璃板I由鋼化玻璃制成，金屬燒結(jié)體3的燒制在玻璃板的熱回火過程中進行。燒結(jié)體的燒制溫度優(yōu)選高于600°C，并且冷卻借助于在所述玻璃板附近由多個噴嘴噴射的壓縮空氣進行。對于厚度4mm的玻璃來說，玻璃中的最終表面應(yīng)カ例如為120MPa，并且銀燒結(jié)體被燒制而成。太陽能收集器可以安裝在屋頂上，例如，用于加熱家用電器的水。由于玻璃板I由鋼化玻璃制成，玻璃的機械性能能夠得到提高，從而玻璃板I更能抵抗惡劣的天氣，例如抵抗冰雹，以及抵抗由于太陽能收集器上的大氣壓和太陽能收集器的玻璃板的熱膨脹引起的機械應(yīng)カ。請注意通過絲網(wǎng)印刷在玻璃板I的ー個表面的外圍上沉積金屬燒結(jié)體的步驟被 特別好地集成到エ業(yè)熱回火線中。燒制的金屬燒結(jié)體3包括重量在50%和95%之間的銀顆粒，其余的是玻璃狀粘合齊U。因而燒制的金屬燒結(jié)體例如由94%重量的銀顆粒以及6%重量的玻璃狀粘合劑構(gòu)成，玻璃狀粘合劑包括SiO2, Bi2O3, Na2O和ZnO。金屬燒結(jié)體3完美適當?shù)卣辰拥讲ＡО錓上并且因而特別好地適于與另ー金屬元件，這里是指金屬框架，釬焊，以形成氣密密封。金屬框架2包括底部20和自由邊緣21，自由邊緣21意于被釬焊到金屬燒結(jié)體3上。優(yōu)選地，在釬焊之前，自由邊緣21和金屬燒結(jié)體3被去污處理，從而能夠獲得更好的密封。金屬框架的底部20也是金屬的。這使得制造更容易，因為邊緣21和底部20可以制成一件，例如通過深度拉伸，或者它們可以被傳統(tǒng)地焊接到一起。太陽能收集器還包括吸收器5和與吸收器接觸的管道6。吸收器5被設(shè)計成吸收傳輸通過玻璃板I的太陽福射。例如，吸收器5是涂有低福射(low-emissivity)涂層的金屬板。金屬允許良好的太陽輻射吸收，同時低輻射涂層保證了最少可能量的太陽輻射被再次輻射到太陽能收集器外面。傳熱流體7，例如水，在管道6中循環(huán)。來自穿過玻璃板I的太陽附屬的熱量被從吸收器5傳遞到管道6然后再傳遞到傳熱流體7。吸收器5和管道6被置于金屬框架2內(nèi)部。玻璃板I的燒制的金屬燒結(jié)體3被借助于釬焊合金釬焊至金屬框架2的自由邊緣21以密封太陽能收集器。吸收器5和管道6被保持距玻璃板某ー距離，例如使用間隔器(未示出)。這些間隔器還可以承受外界空氣和內(nèi)部真空之間的壓力差。使用的釬焊合金優(yōu)選具有100°C和350°C之間的熔點。如果玻璃板I由鋼化玻璃制成，此相對較低的熔點防止玻璃退火(detemper)。而且，它防止了吸收器5的低輻射性能變壞，并且使由于玻璃和金屬之間的熱膨脹系數(shù)差引起的機械應(yīng)カ得到限制。如果太陽能收集器將處于真空條件下，在釬焊步驟之后在100和300°C之間建立真空。這是因為如果在高溫下建立真空更有效，從而加速沉積并且增加太陽能收集器內(nèi)的壓力。在太陽能收集器內(nèi)形成真空通過消除內(nèi)部空氣中的對流和傳導(dǎo)式熱傳遞而在吸收器5和外部介質(zhì)之間提供極好絕緣。這大大提高了獲得的太陽能收集器的效率。優(yōu)選地，250°C和350°C之間的釬焊合金的熔點在不再熔化釬焊合金的情況下形成真空需要加熱以及不需要對玻璃加熱太過以便不使玻璃退火之間獲得良好的折衷。釬焊合金例如是合金Pb93.5Sn5Agl.5，其熔點為300°C。玻璃板I在其表面上，優(yōu)選在太陽能收集器的內(nèi)側(cè)，可還包括低輻射涂層，以使其不會由于惡劣天氣而降低質(zhì)量。此低輻射涂層可在沉積金屬燒結(jié)體之前或之后沉積在玻璃板上。玻璃板I的玻璃可是超白玻璃以最小化太陽輻射的吸收并且因此最大 化其能量傳輸。玻璃板I在其外表面上還可被提供有抗反射涂層。在安裝到建筑物屋頂時,玻璃板I被轉(zhuǎn)向建筑物外面，而金屬框架2的底部20被轉(zhuǎn)而朝向建筑物。本第一實施例優(yōu)于第二和第三實施例的優(yōu)勢是只有單一的釬焊密封部，因而減少了泄露的危險，下面將進行描述。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的太陽能收集器的斷面圖。在本實施例中，太陽能收集器包括兩個玻璃板I和無底的金屬框架8。無底的金屬框架8用作兩個玻璃板I之間的間隔器。金屬框架8的邊緣81分別被釬焊到一個玻璃板I的燒制的金屬燒結(jié)體3上以密封太陽能收集器。兩個玻璃板I可由鋼化玻璃制成。作為變異，兩個玻璃板中只有一個-太陽射線直接穿過的那一個-由鋼化玻璃制成。在安裝到建筑物屋頂時，兩個玻璃板I中的任一個可被轉(zhuǎn)而朝向建筑物外面，另一個玻璃板被轉(zhuǎn)而朝向建筑物。此外，關(guān)于第一實施例描述的所有內(nèi)容對本第二實施例仍有效。本第二實施例的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)對稱，從而防止收集器在承受由于玻璃和金屬之間的熱膨脹系數(shù)差引起的溫度變化時，例如在形成真空時或在使用過程中，發(fā)生彎曲。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的太陽能收集器的斷面圖。本實施例是第二實施例的變異。只有金屬框架8與第二實施例不同。金屬框架8由近似垂直于玻璃板I的壁80以及近似平行于玻璃板I的翻轉(zhuǎn)邊緣81構(gòu)成。邊緣81和壁80可制成為一件，例如通過深度拉伸，或者邊緣81可被附接至壁80。第三實施例包括被特別設(shè)計成在太陽能收集器的使用過程中最小化釬焊密封部的生熱的金屬框架。太陽能收集器的管道6以密封的方式穿過金屬框架的壁80以進入和離開太陽能收集器。管道處于高溫下，例如在家用電器中大約80°C，在具有兩級吸收機的制冷應(yīng)用中大約170°C。因而，壁80被管道6加熱。有利的是限制壁80和釬焊密封部4之間的熱交換以不破壞釬焊密封部4，使得可以盡可能長時間地保持真空密封，以保證太陽能收集器的壽命。對于金屬框架8的邊緣81以及可選的壁80來說，限制壁80和釬焊密封部4之間的熱交換的第一解決辦法是具有低導(dǎo)熱率，例如通過由低導(dǎo)熱率材料制成和/或具有小厚度。因此，邊緣81以及可選的壁80優(yōu)選具有小于20W/m/K的導(dǎo)熱率，更優(yōu)選地小于15W/m/K并且理想地小于lW/m/K。例如，它們由不銹鋼制成，或由商標為Kovar 的合金制成，其導(dǎo)熱率為17W/m/K。同樣，邊緣81以及可選的壁80的厚度優(yōu)選小于1mm，更優(yōu)選小于O. 5mm。對于金屬框架8的邊緣81來說，限制壁80和釬焊密封部4之間的熱交換的第二解決辦法是借助于邊緣81使壁80從釬焊密封部4偏置至少1cm，優(yōu)選2cm，的距離。所述第一和第二解決辦法可在同一金屬框架上組合使用以進ー步減少壁80和釬焊密封部4之間的熱交換。因此，第二實施例提供了緊湊的太陽能收集器，而第三實施例使太陽能收集器的性能得到了優(yōu)化。通過選擇適當?shù)牟牧虾?或通過減小金屬框架的邊緣以及可選的壁的厚度，而使金屬框架的壁關(guān)于玻璃/金屬密封部偏置和/或降低金屬框架的邊緣的導(dǎo)熱率，的措施可以應(yīng)用于其中ー個或多個玻璃板通過另ー傳統(tǒng)的技術(shù)，也就是除了通過金屬燒結(jié)體進行釬焊之外的技術(shù)，被密封到金屬框架上的太陽能收集器。通過選擇適當?shù)牟牧虾?或通過減小金屬框架的邊緣以及可選的壁的厚度，而使·金屬框架的壁關(guān)于玻璃/金屬密封部偏置和/或降低金屬框架的邊緣的導(dǎo)熱率，的措施可以應(yīng)用于圖I所示的實施例?？梢猿惺芡饨缈諝夂蛢?nèi)部真空之間的壓力差的間隔器(未示出)補償了因為壁80的小厚度和/或壁80被偏置而引起的壁80的強度降低，并且因此防止其在真空作用下翹曲，以保持收集器的結(jié)構(gòu)。在這三個實施例中，每個玻璃板可經(jīng)由聚合物中間層而與另ー玻璃板相結(jié)合形成分層玻璃単元。這使得人員安全性更高，避免了所有玻璃系統(tǒng)在真空條件下固有的爆炸危險。
權(quán)利要求
1.一種太陽能收集器，包括 被提供有燒制的金屬燒結(jié)體(3)的玻璃板(I)； 金屬框架(2)，或者被提供有燒制的金屬燒結(jié)體(3)的另一玻璃板(I)和金屬框架(8)； 金屬燒結(jié)體⑶和金屬框架(2，8)之間的釬焊密封部⑷； 吸收器(5)和傳熱流體(7)在其中循環(huán)的管道(6)，管道(6)與吸收器(5)接觸，并且吸收器(5)和管道(7)被置于玻璃板⑴和金屬框架(2)之間或兩個玻璃板⑴之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能收集器，包括單一的玻璃板(I)和金屬框架(2)，金屬框架⑵被提供有底部(20)并且金屬框架(2)的自由邊緣(21)被釬焊至玻璃板⑴的金屬燒結(jié)體⑶。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能收集器，包括兩個玻璃板(I)和金屬框架(8)，金屬框架(8)的邊緣(81)被釬焊至兩個玻璃板(I)的每一個的金屬燒結(jié)體(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一所述的太陽能收集器，其中，金屬框架(8)包括關(guān)于釬焊密封部(4)偏置的壁(80)和/或通過低導(dǎo)熱率材料連接至釬焊密封部(4)的壁(80)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一所述的太陽能收集器，其中，玻璃板(I)被回火。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一所述的太陽能收集器，其中，釬焊合金(4)具有100°C和350°C之間的熔點。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能收集器，其中，釬焊合金(4)是合金Pb93.5Sn5Agl.5。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一所述的太陽能收集器，其中，燒制的金屬燒結(jié)體(3)包括重量在50%和95%之間的銀顆粒，其余的是玻璃狀粘合劑，玻璃狀粘合劑包括SiO2, Bi2O3,Na2O 和 ZnO。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一所述的太陽能收集器，其中，太陽能收集器處于真空條件下。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一所述的太陽能收集器，其中，玻璃板(I)由超白玻璃制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一所述的太陽能收集器，其中，玻璃板(I)被提供有抗反射涂層。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一所述的太陽能收集器，其中，每個玻璃板(I)可通過聚合物中間層連接至另一玻璃板而形成分層玻璃單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能收集器，包括被提供有燒制的金屬燒結(jié)體(3)的玻璃板(1)；金屬框架(2)，或者被提供有燒制的金屬燒結(jié)體(3)的另一玻璃板(1)和金屬框架(8)；金屬燒結(jié)體(3)和金屬框架(2，8)之間的釬焊密封部(4)；吸收器(5)和傳熱流體(7)在其中循環(huán)的管道(6)，管道(6)與吸收器(5)接觸，并且吸收器(5)和管道(7)被置于玻璃板(1)和金屬框架(2)之間或兩個玻璃板(1)之間。本發(fā)明提供了一種緊湊、簡單并且改善了太陽輻射傳輸?shù)奶柲苁占鳌?br> 文檔編號E06B3/663GK102834580SQ201080046768
公開日2012年12月19日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者J·塞利耶, R·加 申請人:法國圣-戈班玻璃公司