專利名稱：全玻璃雙通道真空管集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能利用設(shè)備，尤其是涉及一種用于太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能空調(diào)、
太陽能熱能發(fā)電中將太陽能進行光熱轉(zhuǎn)換的全玻璃雙通道真空管集熱器。
背景技術(shù)：
在太陽能熱利用系統(tǒng)中，如何高效率地收集太陽光并將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁侵匾囊?個技術(shù)關(guān)鍵。真空集熱管就是一種適用于中、高溫環(huán)境的太陽能熱利用的集熱器，它主要 用于太陽能熱水、太陽能空調(diào)、工業(yè)熱應(yīng)用、太陽能發(fā)電等方面。目前流行的產(chǎn)品主要有兩 類全玻璃真空管集熱器和金屬 一 玻璃結(jié)構(gòu)真空集熱器，其中1、全玻璃真空管集熱器是 由外玻璃管、內(nèi)玻璃管、選擇性吸收涂層、彈簧支架、吸氣劑、外玻璃管、內(nèi)玻璃管夾層內(nèi)抽 真空而成，這種真空集熱器的技術(shù)已經(jīng)相當成熟，是一種在國內(nèi)應(yīng)用最廣的產(chǎn)品。這種產(chǎn)品 的改進形式還有內(nèi)插U形管的全玻璃真空集熱器、內(nèi)插熱管的全玻璃真空集熱管器。2、金 屬_玻璃結(jié)構(gòu)真空集熱器是由熱管、金屬吸熱板、玻璃管、金屬封蓋、彈簧支架、吸氣劑、玻 璃管與金屬管(金屬板)夾層內(nèi)抽真空而成。常用的金屬-玻璃結(jié)構(gòu)真空集熱器有熱管式 真空集熱器、同心套管式真空管集熱器、U形管式真空管集熱器、內(nèi)聚光真空管集熱器和直 通式金屬 一 玻璃真空集熱管。 上述類型的真空集熱管具有一個共同的缺點，即由于結(jié)構(gòu)方面的缺陷，由它們組 成分體式太陽能熱應(yīng)用系統(tǒng)時，普遍要采用強制循環(huán)系統(tǒng)(分體式太陽能熱水系統(tǒng)是指貯 水箱和集熱器之間分開一定距離安裝的系統(tǒng)，強制循環(huán)系統(tǒng)是指利用泵迫使傳熱工質(zhì)通過 集熱器進行循環(huán)的系統(tǒng))，這就使得分體式太陽能熱應(yīng)用系統(tǒng)的運行依賴于電控制系統(tǒng)和 水泵， 一旦電控制系統(tǒng)或水泵出現(xiàn)故障，分體式太陽能熱應(yīng)用系統(tǒng)不能運行，另外，內(nèi)插U 形管的全玻璃真空集熱器和金屬 一 玻璃結(jié)構(gòu)真空集熱器，使用了大量的有色金屬，直接造 成了投資成本的上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種同時兼有自然循環(huán)與強制循環(huán)兩種運行模式、既能廣
泛應(yīng)用建筑太陽能一體化又可應(yīng)用于太陽能發(fā)電、運行簡單、故障率低、制造成本低廉的全
玻璃雙通道真空管集熱器。 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 —種全玻璃雙通道真空管集熱器，包括外玻璃管、吸熱玻璃管、隔離玻璃管和內(nèi)玻 璃管，特征是外玻璃管、吸熱玻璃管和隔離玻璃管的頂部呈同軸排列經(jīng)高溫熔封在玻璃法 蘭上，在外玻璃管的底部設(shè)有真空排氣孔，外玻璃管、吸熱玻璃管與玻璃法蘭之間的腔體通 過真空排氣孔進行抽真空處理形成封閉的真空腔體，形成吸熱體；吸熱管玻璃和隔離玻璃 管之間的夾層構(gòu)成熱工介質(zhì)的受熱通道(兼做熱工介質(zhì)流出通道)，隔離玻璃管和中間的 內(nèi)玻璃管的底部固定在一起，隔離玻璃管和內(nèi)玻璃管之間的夾層構(gòu)成隔熱層；內(nèi)玻璃管中 間的通道作為熱工介質(zhì)的流入通道，隔熱層將受熱通道和流入通道隔離，起到杜絕兩通道
4進行熱交換的作用；起支撐定位作用的不銹鋼支架抵在吸熱玻璃管的內(nèi)底部和隔離玻璃管
的底部之間，起支撐定位作用的不銹鋼支架抵在外玻璃管的內(nèi)底部和吸熱玻璃管的外底部
之間；在玻璃法蘭的外圈設(shè)有至少一個與受熱通道相通的流出口，在玻璃法蘭的中間設(shè)有
與流入通道相通的流入口 ，流入口 、流入通道、受熱通道和流出口構(gòu)成循環(huán)通路。
內(nèi)玻璃管的頂部呈同軸排列經(jīng)高溫熔封在玻璃法蘭上；或，在玻璃法蘭的中間加
工有中間圓孔，內(nèi)玻璃管的頂部伸到中間圓孔中，并通過一個絕熱定位塞固定在中間圓孔
內(nèi)底端的環(huán)形凸臺上。 在玻璃法蘭的外側(cè)壁加工有用于裝配的凸環(huán)。 因輸出管道不同，流出口和流入口為平口型或管嘴型；當熱工介質(zhì)處于高溫時，在 受熱通道內(nèi)的頂部，流體湍流度增加導致出現(xiàn)渦流，流出口設(shè)置成一個以上，可以加速受熱 工介質(zhì)的流出。 在吸熱玻璃管的外表面鍍有光學膜。 光學膜可以為形成吸熱體的太陽能選擇性吸收鍍膜或為Si02、Mg&、Ca&或冰晶石 中的一種光學增透膜。 在真空腔體內(nèi)的不銹鋼支架上固定有吸氣劑，吸氣劑為鋇鋁鎳蒸散型吸氣劑或鋯 石墨非蒸散型吸氣劑。吸氣劑通過高頻感應(yīng)的方法加熱蒸散，蒸散后的氣體在外玻璃管的 內(nèi)表面和吸熱玻璃管的外表面形成吸氣膜，用于吸收殘余氣體，使真空腔體長期維持較高 的真空度，真空腔體內(nèi)的真空度保持5*10_3p。 熱循環(huán)是這樣進行的熱工介質(zhì)從流入口流進流入通道，進入流入通道的底部后 充滿受熱通道，吸熱玻璃管吸收太陽輻射能量后使受熱通道中的熱工介質(zhì)的溫度升高，在 虹吸效應(yīng)的作用下，或，在泵的驅(qū)動下，受熱后的熱工介質(zhì)經(jīng)流出口流出全玻璃雙通道真空 管集熱器。 吸熱玻璃管在吸收太陽輻射時會漸漸升溫，中午時分吸熱玻璃管里面的溫度達到
最高，在最極端的空曬條件下(即真空管集熱器外的水箱中無水)，管內(nèi)溫度可以達到200
度甚至250度，當吸熱玻璃管受太陽輻射而引起膨脹時，真空腔體內(nèi)有足夠的空間讓吸熱
玻璃管自由伸縮；另外，熔封在一起的隔離玻璃管和內(nèi)玻璃管也會發(fā)生膨脹，由于全玻璃雙
真空集熱器內(nèi)設(shè)有循環(huán)通路，熱空氣可以通過受熱通道和流入通道進行熱交換，從而使隔
離玻璃管和內(nèi)玻璃管同時受熱、同步膨脹、自由伸縮而不會發(fā)生炸管現(xiàn)象。 本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點 1、兼有自然循環(huán)與強制循環(huán)兩種工作方式，適合多種形式的工作模式，既可與非 承壓水箱構(gòu)成非承壓式系統(tǒng)，又可以和承壓水箱構(gòu)成承壓系統(tǒng)，適合在建筑物中實施分體 式熱應(yīng)用系統(tǒng)。 2、運行溫度高。全玻璃雙通道真空管集熱器作為低、中溫集熱器應(yīng)用時，運行溫度 可達100-150度；作為中、高溫集熱器應(yīng)用時，配以聚光反射鏡，運行溫度可達300-400度。
3、成本低廉。全玻璃雙通道真空管集熱器的材料全部采用玻璃，從而使得與所有 金屬 一 玻璃結(jié)構(gòu)真空集熱器相比較，其成本要低許多，具有極高的性價比，適合大批量生產(chǎn)。


圖1為實施例1的剖面示意 圖2為圖1的右視圖； 圖3為實施例2的剖面示意圖； 圖4為圖3的右視圖； 圖5為實施例3的剖面示意圖； 圖6為圖5的右視圖； 圖7為實施例4的剖面示意圖； 圖8為圖7的右視圖； 圖9為實施例5的剖面示意圖； 圖10為圖9的右視圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例并對照附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
實施例1 :熱工介質(zhì)水 —種全玻璃雙通道真空管集熱器，包括外玻璃管1 、吸熱玻璃管2、隔離玻璃管3和內(nèi)玻璃管4，外玻璃管1、吸熱玻璃管2、隔離玻璃管3和內(nèi)玻璃管4的頂部呈同軸排列經(jīng)高溫熔封在玻璃法蘭5上，在外玻璃管1的底部設(shè)有真空排氣孔6，外玻璃管1、吸熱玻璃管2與玻璃法蘭5之間的腔體通過真空排氣孔6進行抽真空處理形成封閉的真空腔體7，形成吸熱體；吸熱管玻璃2和隔離玻璃管3之間的夾層構(gòu)成熱工介質(zhì)的受熱通道8 (兼做熱工介質(zhì)流出通道)，隔離玻璃管3和內(nèi)玻璃管4之間的夾層構(gòu)成隔熱層9 ;內(nèi)玻璃管4作為熱工介質(zhì)的流入通道10，隔熱層9將受熱通道8和流入通道10隔離，起到杜絕兩通道進行熱交換的作用；起支撐定位作用的不銹鋼支架11抵在吸熱玻璃管2的內(nèi)底部和隔離玻璃管3的底部之間，起支撐定位作用的不銹鋼支架12抵在外玻璃管1的內(nèi)底部和吸熱玻璃管2的外底部之間；在玻璃法蘭5的外圈設(shè)有兩個與受熱通道8相通的流出口 14，在玻璃法蘭5的中間設(shè)有與流入通道10相通的流入口 15，流入口 15、流入通道10、受熱通道8和流出口 14構(gòu)成循環(huán)通路。 在吸熱玻璃管2的外表面鍍有光學膜16 :太陽能選擇性吸收鍍膜，形成吸熱體。
在玻璃法蘭5的外側(cè)壁加工有用于裝配的凸環(huán)17。 在真空腔體7內(nèi)的不銹鋼支架12上固定有鋇鋁鎳蒸散型吸氣劑13，吸氣劑13通過高頻感應(yīng)的方法加熱蒸散，蒸散后的氣體在外玻璃管1的內(nèi)表面和吸熱玻璃管2的外表面形成吸氣膜，用于吸收殘余氣體，使真空腔體7長期維持較高的真空度，真空腔體7內(nèi)的真空度保持5W0-3p。 流出口 14和流入口 15的形狀均為管嘴型，管嘴內(nèi)藏于玻璃法蘭5的凹腔內(nèi)，這種設(shè)置有利于保護管嘴。 玻璃管組(外玻璃管1、吸熱玻璃管2)在與玻璃法蘭5相熔合的一端，外玻璃管1的頂端采用縮管技術(shù)將管口縮小，管口縮小后將其熔合在吸熱玻璃管2上；玻璃管組(隔離玻璃管3、內(nèi)玻璃管4)在與玻璃法蘭5相熔合的一端，隔離玻璃管3的頂端采用縮管技術(shù)將管口縮小，管口縮小后將其熔合在內(nèi)玻璃管4上使其結(jié)構(gòu)緊湊，有利于全玻璃雙通道真空管集熱器的制造。 熱循環(huán)是這樣進行的熱工介質(zhì)經(jīng)流入口 15流進流入通道10，進入流入通道10的底部后充滿受熱通道8，吸熱玻璃管2吸收太陽輻射能量后使受熱通道8中的熱工介質(zhì)的溫度升高，在虹吸效應(yīng)的作用下，或，在泵的驅(qū)動下，受熱后的熱工介質(zhì)經(jīng)流出口 14流出全玻璃雙通道真空管集熱器。在本方案中，由吸熱玻璃管2和隔離玻璃管3所構(gòu)成的受熱通道8的寬度很窄，使得熱工介質(zhì)在受熱通道8中的熱工介質(zhì)的量大為減少，帶來的有益效果是熱工介質(zhì)升溫快、熱交換啟動時間短。
實施例2 : 實施例2的結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，不同之處在于
流出口 14和流入口 15的形狀均為平口型。 在流出口 14和流入口 15之間設(shè)有裝配密封墊圈的環(huán)形凹槽18，在流出口 14的外圍設(shè)有裝配密封墊圈的環(huán)形凹槽19。 在玻璃法蘭5的外側(cè)壁沒有用于裝配的凸環(huán)17。
玻璃管組與玻璃法蘭的熔封結(jié)構(gòu)如圖3所示。
實施例3 : 實施例3的結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，不同之處在于 在玻璃法蘭5的圓形邊部設(shè)有兩個對稱的缺口 20，缺口 20便于全玻璃雙通道真空管集熱器中的單管的安裝和更換，安裝全玻璃雙真空管可無序拆卸，可先取出破損的全玻璃雙真空管，然后安裝新管。 隔熱玻璃層3的兩端經(jīng)縮口后熔合在直徑更小的內(nèi)玻璃管4上，使得玻璃內(nèi)管內(nèi)
的熱工工質(zhì)更少，有利于提高太陽能的光熱轉(zhuǎn)換效率。
實施例4 : 實施例4的結(jié)構(gòu)與實施例3基本相同，不同之處在于 隔離玻璃管3直接與玻璃法蘭5熔封在一起，在玻璃法蘭5的中間加工有中間圓孔22，內(nèi)玻璃管4的頂部伸到中間圓孔22中，并通過一個絕熱定位塞21固定在中間圓孔22內(nèi)底端的環(huán)形凸臺23上，這種結(jié)構(gòu)可以保證內(nèi)玻璃管4的頂端可以自由伸縮。
玻璃管組與玻璃法蘭的熔封結(jié)構(gòu)如圖7所示。
實施例5 : 實施例5的結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，不同之處在于 在吸熱玻璃2的外表面涂覆有光學膜16 :Si02、MgF2、 CaF2或冰晶石中的一種光學增透膜，直接采用深色吸熱液體作為熱工介質(zhì)進行吸熱。本方案的直接益處是制造成本更為低廉。 玻璃管組(外玻璃管1與吸熱玻璃管2、隔離玻璃管3與內(nèi)玻璃管4)與玻璃法蘭5的熔封采取直接對接的方式，其結(jié)構(gòu)如圖9所示。 上面所述的實施例僅僅是對發(fā)明的優(yōu)先實施方式進行描述，并非對本發(fā)明構(gòu)思和范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中工程技術(shù)人員依據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所做的簡單、等效變化與修飾，均落入本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
一種全玻璃雙通道真空管集熱器，包括外玻璃管(1)、吸熱玻璃管(2)、隔離玻璃管(3)和內(nèi)玻璃管(4)，其特征在于外玻璃管(1)、吸熱玻璃管(2)和隔離玻璃管(3)的頂部呈同軸排列經(jīng)高溫熔封在玻璃法蘭(5)上，在外玻璃管(1)的底部設(shè)有真空排氣孔(6)，外玻璃管(1)、吸熱玻璃管(2)與玻璃法蘭(5)之間的腔體通過真空排氣孔(6)進行抽真空處理形成封閉的真空腔體(7)，形成吸熱體；吸熱管玻璃(2)和隔離玻璃管(3)之間的夾層構(gòu)成熱工介質(zhì)的受熱通道(8)，隔離玻璃管(3)和中間的內(nèi)玻璃管(4)的底部固定在一起，隔離玻璃管(3)和內(nèi)玻璃管(4)之間的夾層構(gòu)成隔熱層(9)；內(nèi)玻璃管(4)作為熱工介質(zhì)的流入通道(10)，起到杜絕兩通道進行熱交換作用的隔熱層(9)將受熱通道(8)和流入通道(10)隔離；起支撐定位作用的不銹鋼支架(11)抵在吸熱玻璃管(2)的內(nèi)底部和隔離玻璃管(3)的底部之間，起支撐定位作用的不銹鋼支架(12)抵在外玻璃管(1)的內(nèi)底部和吸熱玻璃管(2)的外底部之間；在玻璃法蘭(5)的外圈設(shè)有至少一個與受熱通道(8)相通的流出口(14)，在玻璃法蘭(5)的中間設(shè)有與流入通道(10)相通的流入口(15)，流入口(15)、流入通道(10)、受熱通道(8)和流出口(14)構(gòu)成循環(huán)通路。
2. 如權(quán)利1要求的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征在于內(nèi)玻璃管(4)的頂部呈 同軸排列經(jīng)高溫熔封在玻璃法蘭(5)上。
3. 如權(quán)利1要求的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征在于在玻璃法蘭(5)的中間 加工有中間圓孔(22)，內(nèi)玻璃管(4)的頂部伸到中間圓孔(22)中，并通過一個絕熱定位塞 (21)固定在中間圓孔(22)內(nèi)底端的環(huán)形凸臺(23)上。
4. 如權(quán)利2或3要求的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征在于在玻璃法蘭(5)的 外側(cè)壁加工有用于裝配的凸環(huán)(17)。
5. 如權(quán)利要求4的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征在于流出口 (14)和流入口 (15)為管嘴型或平口型。
6. 如權(quán)利要求5的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征在于在流出口 (14)和流入口 (15)之間設(shè)有裝配密封墊圈的環(huán)形凹槽(18)，在流出口 (14)的外圍設(shè)有裝配密封墊圈的 環(huán)形凹槽(19)。
7. 如權(quán)利要求6的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征在于在吸熱玻璃管(2)的外 表面鍍有光學膜(16)，光學膜(16)為形成吸熱體的太陽能選擇性吸收鍍膜或為Si(^、Mg&、 CaF2或冰晶石中的一種光學增透膜。
8. 如權(quán)利要求7的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征在于在真空腔體(7)內(nèi)的不 銹鋼支架(12)上固定有鋇鋁鎳蒸散型吸氣劑(13)，吸氣劑(13)通過高頻感應(yīng)的方法加熱 蒸散，蒸散后的氣體在外玻璃管(1)的內(nèi)表面和吸熱玻璃管(2)的外表面形成吸氣膜，用 于吸收殘余氣體，使真空腔體(7)長期維持較高的真空度，真空腔體(7)內(nèi)的真空度保持 5*10-3p。
9. 如權(quán)利要求1的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征在于在吸熱玻璃管(2)的外 表面鍍有光學膜(16)，光學膜(16)為形成吸熱體的太陽能選擇性吸收鍍膜或為Si(^、Mg&、 CaF2或冰晶石中的一種光學增透膜。
10. 如權(quán)利要求9的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征在于在真空腔體(7)內(nèi)的不 銹鋼支架(12)上固定有鋇鋁鎳蒸散型吸氣劑(13)，吸氣劑(13)通過高頻感應(yīng)的方法加熱 蒸散，蒸散后的氣體在外玻璃管(1)的內(nèi)表面和吸熱玻璃管(2)的外表面形成吸氣膜，用于吸收殘余氣體，使真空腔體(7)長期維持較高的真空度，真空腔體(7)內(nèi)的真空度保持 5*10-3p。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全玻璃雙通道真空管集熱器，它包括外玻璃管、吸熱玻璃管、隔離玻璃管和內(nèi)玻璃管，特征是外玻璃管、吸熱玻璃管和隔離玻璃管的頂部經(jīng)高溫熔封在玻璃法蘭上，外玻璃管、吸熱玻璃管與玻璃法蘭之間的腔體進行抽真空處理形成真空腔體；吸熱管玻璃和隔離玻璃管之間的夾層構(gòu)成受熱通道，隔離玻璃管和內(nèi)玻璃管之間的夾層構(gòu)成隔熱層；在玻璃法蘭的外圈設(shè)有與受熱通道相通的流出口，在玻璃法蘭的中間設(shè)有與流入通道相通的流入口。本發(fā)明兼有自然循環(huán)與強制循環(huán)兩種運行模式、既能廣泛應(yīng)用建筑太陽能一體化又可應(yīng)用于太陽能發(fā)電，是一種新型的、運行簡單、故障率低、制造成本低廉的全玻璃雙通道真空管集熱器。
文檔編號F24J2/24GK101788198SQ201010121560
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者吳艷頻 申請人:吳艷頻