專利名稱：具有真空密閉玻璃-金屬密封的真空太陽(yáng)能熱面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)主權(quán)利要求的前序部分的、一種真空太陽(yáng)能熱面板和一種用于制 造所述真空太陽(yáng)能熱面板的方法。
背景技術(shù)：
抽真空管太陽(yáng)能面板通常通過(guò)平行地連接多個(gè)熱管而獲得，并具有安裝在其上的 吸熱器翅片，其中翅片密封在各抽真空玻璃管中。這種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是在吸熱器之間提供了明顯的死區(qū)，還有較大部分的傳熱流體回 路在真空隔離部的外部。為了克服這些限制，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了扁平的真空太陽(yáng)能熱面板，它包括扁平真空密閉 封套，該封套具有對(duì)于可見(jiàn)太陽(yáng)能輻射透明的玻璃板。在真空封套內(nèi)部布置有吸熱器以及 進(jìn)入和離開(kāi)封套并與吸熱器連接的管。太陽(yáng)能輻射通過(guò)玻璃板進(jìn)入封套，由吸熱器吸收并 轉(zhuǎn)變成熱量，該熱量傳遞給管并傳遞給在該管內(nèi)流動(dòng)的熱流體。在包圍吸熱器和與該吸熱 器連接的管的封套內(nèi)部保持較高真空，以便防止熱量通過(guò)對(duì)流而散出至外部環(huán)境中。US4332241和EP1706678公開(kāi)了一種真空太陽(yáng)能熱面板，它包括兩個(gè)平行的玻璃 板和用于以間開(kāi)結(jié)構(gòu)支承該玻璃板的金屬空間框架。玻璃板的表面部分有金屬涂層，以便 能夠釬焊在金屬空間框架上，從而提供在玻璃板和金屬空間框架之間的真空密閉密封。而 且，空間框架優(yōu)選是包括可變形的桿或帶條，該桿或帶條由鉛或軟金屬制造，以便釬焊在玻 璃板的金屬涂層上，用于限制在玻璃-金屬密封件中由于熱膨脹和壓力差而引起的應(yīng)力。GB2259732公開(kāi)了一種絕熱板，它具有兩個(gè)平行板和柔性的周邊密封件，該周邊密 封件優(yōu)選是由硅橡膠或聚硫化物來(lái)制造，以便允許板由于裝在板內(nèi)部的氣體的熱膨脹而彼 此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這兩種技術(shù)都有嚴(yán)重的固有局限性。大部分軟金屬(即鉛)有毒，它們的使用變 得越來(lái)越受到限制。玻璃的金屬化依靠表面涂層，表面涂層的退化可能比整體(bulk)材料 快得多，因?yàn)樗鼈冎谎由鞄讉€(gè)原子層。另一方面，膠、硅橡膠或聚硫化物因?yàn)樗鼈兊挠袡C(jī)結(jié) 構(gòu)而經(jīng)過(guò)一段時(shí)間將允許氣體透過(guò)，從而阻止它們用于長(zhǎng)時(shí)間高真空用途。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是通過(guò)提供一種真空太陽(yáng)能熱面板來(lái)克服這些局限性，該真空 太陽(yáng)能熱面板包括耐久和可靠的真空封套。本發(fā)明的另一目的是減小由于大氣壓力和當(dāng)在烘烤循環(huán)過(guò)程中加熱時(shí)面板構(gòu)件 的不同熱膨脹而施加在玻璃-金屬密封件上的應(yīng)力。本發(fā)明的另一目的是提供一種具有兩個(gè)平行板的扁平真空太陽(yáng)能熱面板。本發(fā)明的另一目的是提供一種扁平真空太陽(yáng)能熱面板，它在高于200°C的溫度下 具有提高的效率。本發(fā)明的還一目的是提供一種用于獲得這樣的真空太陽(yáng)能熱面板的方法。


通過(guò)下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明，將更充分地理解本發(fā)明，附圖中圖1示出了本發(fā)明的真空太陽(yáng)能熱面板的透視圖；圖2示出了面板的分解圖；圖3示出了真空太陽(yáng)能熱面板的周邊壁的剖視圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的真空太陽(yáng)能熱面板的周邊壁的放大剖視圖， 示出了匹配的整體玻璃-金屬密封件，具有嵌入玻璃板中的周邊帶邊緣；圖5和6示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的真空太陽(yáng)能熱面板的周邊壁的第一和第 二實(shí)施例的放大剖視圖，示出了壓縮的整體玻璃-金屬密封件，具有嵌入熔塊玻璃帶條的 周邊帶的邊緣，該熔塊玻璃帶條使得周邊帶與玻璃板連接。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的真空太陽(yáng)能熱面板(圖1和2)包括真空封套30，該真空封套30確 定了密封容積，能夠在抽真空時(shí)承受大氣壓力，具有至少第一板1，該第一板1由可見(jiàn)太陽(yáng) 能輻射能透過(guò)的玻璃來(lái)制造。用于熱流體的管13 (該管安裝有多個(gè)吸熱器12，這些吸熱器 12與該管良好熱接觸)封入真空封套中，以避免由于對(duì)流而向外部環(huán)境傳遞熱量。所述管 13通過(guò)出口孔20而進(jìn)入和離開(kāi)真空封套30。當(dāng)然，可以有多個(gè)這樣的管13。真空封套30可以有第一和第二平行的板1和2，該第一和第二平行的板1和2都 由玻璃制造，或者第一板1由玻璃制造，而第二板2由金屬制造，該第一和第二板1和2通 過(guò)底盤(pán)18而保持間開(kāi)結(jié)構(gòu)，該底盤(pán)18布置在封套30內(nèi)部并在板1和2以及周邊框架3之 間。所述底盤(pán)18和周邊框架3也可以支承管13在封套30內(nèi)部的部分以及與它連接的吸 熱器12。如圖1中所示，太陽(yáng)能熱面板為扁平。面板的真空封套30包括由玻璃制造的第一 板1和第二板2以及金屬的周邊框架3。它還包括兩個(gè)金屬的周邊帶4和5，各周邊帶4和 5使得玻璃板1和2與金屬周邊框架3連接。當(dāng)上述板由玻璃制造時(shí)，太陽(yáng)能面板有兩個(gè)有 效表面(雙側(cè)平面板)，一個(gè)直接從太陽(yáng)收集太陽(yáng)能輻射，另一個(gè)收集由合適鏡面(圖中未 示出)反射的太陽(yáng)能輻射。當(dāng)?shù)谝话?由玻璃制造，第二板2為金屬時(shí)，太陽(yáng)能面板為單側(cè)，即只有一側(cè)能夠 收集太陽(yáng)能輻射。當(dāng)?shù)诙逵山饘僦圃鞎r(shí)，周邊框架可以通過(guò)普通的金屬-金屬釬焊而與 第二板直接連接，而并不存在柔性周邊帶，或者如圖6中所示，所述周邊框架3A與第二金屬 板2A為單件。玻璃板的組分應(yīng)當(dāng)選擇為產(chǎn)生例如最大透明度(透射系數(shù)彡0. 91)。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，通過(guò)在玻璃板上施加涂層，由于涂層減小玻璃透明 度，因此也將減少進(jìn)入面板的太陽(yáng)能的量，因此降低面板效率。根據(jù)本發(fā)明，情況可以相反。 實(shí)際上，通過(guò)向玻璃板的內(nèi)側(cè)施加紅外線低發(fā)射涂層(1C、2C)，進(jìn)一步減小在太陽(yáng)能光譜的 可見(jiàn)部分中的透射，則因?yàn)橛晌鼰崞骷t外線發(fā)射引起的輻射損失減小的主要效果，面板在 高溫下的效率增加。為了獲得這樣的結(jié)果，低發(fā)射涂層這樣選擇對(duì)于包含在4和6微米(對(duì)應(yīng)于200-400°C的溫度范圍)之間的波長(zhǎng)的反射率大于0. 9，且對(duì)于包含在0. 25和1微米之間的 波長(zhǎng)的透射率超過(guò)0.7。例如在操作的面板應(yīng)當(dāng)有來(lái)自吸熱器的、峰值在5. 4微米的 紅外線發(fā)射。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的涂層可以使得面板在265°C下的效率增加超過(guò)30%。根據(jù)本發(fā)明，還發(fā)現(xiàn)通過(guò)向玻璃板的外表面施加第二涂層(1B、2B)可以進(jìn)一步增 加面板效率。該第二涂層是通常使用的防反射涂層。根據(jù)本發(fā)明，還發(fā)現(xiàn)當(dāng)為單側(cè)面板時(shí)，可以通過(guò)向金屬板的內(nèi)表面施加第三涂層 (圖6)以便降低它的發(fā)射率而進(jìn)一步增加效率。該第三涂層例如為通常使用的電沉積銅層。另外，玻璃應(yīng)當(dāng)預(yù)加熱應(yīng)力或分層，以便提高安全性和減小厚度。當(dāng)為預(yù)加熱應(yīng)力 的超透明鈉鈣浮法玻璃時(shí)，考慮到底盤(pán)18具有間隔開(kāi)120-160mm的支承結(jié)構(gòu)，玻璃板的厚 度應(yīng)當(dāng)為大約5mm。圖2示出了面板的分解圖，其中面板的元件分離，以便更好地識(shí)別。圖3、4和5示出了真空封套的周邊壁的剖視圖，所述周邊壁包括周邊框架3，該 周邊框架3以間隔開(kāi)結(jié)構(gòu)支承兩個(gè)板1(或圖5中的101)和2 ；以及兩個(gè)周邊帶4(或圖5 中的104)和5，這兩個(gè)周邊帶通過(guò)真空密閉金屬-金屬密封件6 (或圖5中的116)和7而 與周邊框架3連接，并通過(guò)真空密閉整體(bulk)玻璃-金屬密封件8 (或圖5中的108)和 9而與第一和第二玻璃板1、101和2連接。圖6示出了單側(cè)太陽(yáng)能面板，它包括玻璃板1A，該玻璃板IA由框架21支承，該 框架21包括單個(gè)金屬件，該單個(gè)金屬件提供了金屬周邊框架3A和底部板2A的功能；以及 底盤(pán)18A，用于支承玻璃板1A、管13的一部分以及與管連接的吸熱器12(圖6中未示出)。周邊框架通過(guò)金屬周邊帶5A而與玻璃板連接，如上所述。具有48% Ni含量的控 制膨脹合金(NWe合金48)優(yōu)選地用于周邊帶4和5，因?yàn)樗臒崤蛎浵禂?shù)和鈉鈣玻璃的熱 膨脹系數(shù)之間密切匹配。在本發(fā)明上下文中對(duì)于術(shù)語(yǔ)真空密閉，應(yīng)當(dāng)理解為如下當(dāng)在氦峰值質(zhì)譜檢漏儀 上測(cè)試時(shí)，如果顯示泄漏率小于10E-10cm3s-l，那么認(rèn)為密封件或部件大致真空密閉。對(duì)于措辭“整體玻璃-金屬密封件” 8、9、108，在玻璃板1、2或101和金屬周邊帶 4、5或104之間的真空密閉密封件的意思是包括嵌套該金屬周邊帶4、5或104的邊緣16、 116 (圖5)的玻璃14或114 (圖5)。真空密閉整體玻璃-金屬密封件8、9、108通過(guò)以下方 式獲得熔化和隨后固化嵌套該周邊帶4、5、104的邊緣16、116(圖5)的玻璃14、114，以便 使得玻璃14、114直接粘附在周邊帶上。分別根據(jù)本發(fā)明的第一或第二實(shí)施例，真空密閉整體玻璃-金屬密封件可以為兩 種類型a)它可以是匹配的玻璃-金屬密封件8，使周邊帶4的邊緣16嵌入玻璃材料14 內(nèi)，由于玻璃板1、2(圖4)的局部熔化和隨后固化而得到；b)它可以是壓縮的玻璃-金屬密封件108，使周邊帶104邊緣116嵌入玻璃材料 114內(nèi)，由于使得周邊帶104與玻璃板101(圖幻連接的熔塊(frit)玻璃材料的熔化而形 成。在兩個(gè)實(shí)施例中，玻璃材料14、114直接粘附在金屬周邊帶4、104上。在第一實(shí)施例中，玻璃材料14是第一板1的一部分，該第一板1總是由玻璃制造，而在第二實(shí)施例中， 玻璃材料114是在金屬周邊帶104的邊緣處形成彎月面的一些添加的熔塊玻璃。當(dāng)玻璃板被加熱時(shí)，它首先在特定溫度下變軟，隨后它在更高溫度下熔化，從而成 為液體或熔融。在匹配的玻璃-金屬密封件8(圖4)中，周邊帶4的邊緣的嵌入和玻璃材料14 粘附在金屬周邊帶4上將通過(guò)玻璃板1的局部熔化而實(shí)現(xiàn)。局部玻璃熔化這樣實(shí)現(xiàn)，即 通過(guò)使得周邊帶與玻璃板一起被加熱至接近但不超過(guò)玻璃軟化點(diǎn)(對(duì)于鈉鈣玻璃為大約 7200C )的溫度。然后，周邊帶4進(jìn)一步被加熱(例如通過(guò)感應(yīng))至高于玻璃軟化溫度(大 約800°C )，插入玻璃板1中大約l_2mm，并最終退回，以便使得熔化的玻璃形成在周邊帶兩 側(cè)處的彎月面。最后，玻璃板1快速冷卻，以便引起所需的預(yù)應(yīng)力水平，隨后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的回 火。在壓縮的玻璃-金屬密封件108中(圖5)，金屬周邊帶104的邊緣的嵌入和粘附 在金屬周邊帶104上將這樣實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)使得具有低得多的軟化溫度(與玻璃板的軟化溫 度相比)的熔塊玻璃熔化，并通過(guò)在固化后使得周邊帶104與玻璃板101連接。熔塊玻璃 (透明或不透明)可以選擇為熱膨脹系數(shù)(λ)稍微低于要密封的部件的熱膨脹系數(shù)，以便 對(duì)于密封件提供一些附加壓縮。當(dāng)為鈉鈣玻璃和NWe合金48時(shí)，兩者的熱膨脹系數(shù)λ = 90 * ΙΟΙ—1，可以使用λ為大約75 * IO-7IT1的熔塊玻璃。壓縮的玻璃-金屬密封件108 這樣實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)首先施加厚糊成為在玻璃板的頂部上的、大約2mm高和寬的連續(xù)帶條，然 后通過(guò)將周邊帶插入所述熔塊玻璃糊帶條中，然后在合適的爐中燒制形成的組件，其中該 組件通過(guò)合適的支承結(jié)構(gòu)而保持在一起，其中該厚糊通過(guò)使得具有粘接劑的熔塊玻璃粉與 合適溶質(zhì)(例如硝化纖維素和醋酸戊酯)混合而獲得。特別是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有利的是在插入周邊帶之前使得熔塊玻璃帶條干燥，然后將具 有干燥帶條的玻璃板上下顛倒布置并與周邊帶的頂邊緣接觸，通過(guò)合適的支承結(jié)構(gòu)保持就 位，然后在爐中燒制形成的組件。這樣，熔塊玻璃帶條一旦到達(dá)它的熔點(diǎn)溫度就將沿周邊帶 的兩側(cè)向下流動(dòng)，從而形成用于玻璃金屬密封件的完全對(duì)稱和均勻的彎月面，如圖5中所 示。熔塊燒制將按照普通的熱循環(huán)，例如在材料數(shù)據(jù)表中所述(對(duì)于典型的熔塊玻璃，燒制 溫度將達(dá)到450°C持續(xù)大約30分鐘)。支承結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)制造為補(bǔ)償相對(duì)于其它組件部件的熱 膨脹差。這例如可以這樣實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)以合適的鋼(例如AISI430)形成支承結(jié)構(gòu)或燒制旋 轉(zhuǎn)件，并使它的尺寸設(shè)置成使得它在熔塊熔化溫度達(dá)到合適的尺寸，且在該溫度下它拉伸 周邊金屬帶5、5A、104，并將該帶相對(duì)于玻璃板2定位在合適位置，同時(shí)使帶保持與熔化的 熔塊玻璃接觸。根據(jù)本發(fā)明的還一方面，可以這樣有利地改進(jìn)整體玻璃-金屬密封件，即至少使 得嵌入熔塊玻璃中的金屬部件在形成整體玻璃-金屬密封件之前氧化；所述氧化優(yōu)選是產(chǎn) 生近似均勻和穩(wěn)定的氧化物層4A、5B (近似規(guī)則厚度)，且優(yōu)選是當(dāng)通過(guò)剪切測(cè)試來(lái)測(cè)量時(shí) 還使得玻璃與金屬的粘接強(qiáng)度提高至少10%。金屬部件的所述預(yù)先氧化優(yōu)選是通過(guò)在爐中加熱至適合在金屬部件的表面上產(chǎn) 生均勻氧化物層的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，可以考慮其它處理，例如包括在富含氧氣的空氣中加 熱。
壓縮的整體玻璃-金屬密封件還可以以并不是很優(yōu)選的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)首先 將周邊帶104(圖幻布置在玻璃板1的表面上，隨后將熔塊玻璃糊114的帶條在周邊帶104 的一側(cè)或兩側(cè)添加在玻璃板1的表面的頂部。所述熔塊玻璃的帶條隨后熔化和再次固化， 以便獲得玻璃-金屬密封件。后一種技術(shù)比前面所述的技術(shù)更復(fù)雜，且熔塊玻璃帶條只布 置在周邊帶的一側(cè)將使得玻璃金屬密封件更脆弱。匹配的和壓縮的玻璃-金屬密封件8和108都可以通過(guò)在周邊帶的一側(cè)或兩側(cè)的 合適環(huán)氧樹(shù)脂封裝來(lái)增強(qiáng)。用于真空側(cè)的環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)當(dāng)選擇為在高溫下具有非常低的漏 氣性和良好的穩(wěn)定性，以便在以后承受烘烤循環(huán)(即可以使用商品名稱為“Torr Seal by Varian"的環(huán)氧樹(shù)脂)。周邊帶4、104的厚度優(yōu)選是選擇為在0. I-Imm的范圍內(nèi)，以便避免在大氣壓力下 開(kāi)裂，同時(shí)在焊接過(guò)程中降低熱傳導(dǎo)，以便防止加熱玻璃-金屬密封件，該加熱將使得該密 封件不再真空密閉。應(yīng)當(dāng)知道，根據(jù)本發(fā)明，金屬周邊帶使連續(xù)的(即焊接以便形成連續(xù)帶)、真空密 閉的，且它包括至少一個(gè)可彈性變形部分，該可彈性變形部分至少可彈性變形，使得在承受 所述封套的抽真空處理和面板的熱處理以及玻璃板和連接的金屬周邊帶的可能的往復(fù)移 動(dòng)時(shí)，將避免整體玻璃-金屬密封件受損并不再真空密閉。應(yīng)當(dāng)知道，措辭面板的“熱處理”是指玻璃-金屬密封處理和其它處理，例如板在 超過(guò)200°C時(shí)進(jìn)行的烘烤熱處理，以便降低內(nèi)部壓力，同時(shí)通過(guò)高溫分解來(lái)限定面板的清潔 要求。金屬周邊帶4、5 ； 104的上述至少一個(gè)可彈性變形部分10、110優(yōu)選是至少可彈性 變形，使得所述帶能夠相對(duì)于與玻璃板垂直的軸線伸長(zhǎng)0. 1-0. 3mm。根據(jù)本發(fā)明的還一方面，金屬周邊帶4 ;104包括布置在所述金屬帶的第一和第二 部分之間的中間部分，所述第一部分連接第一玻璃板1 ；101，并包括真空密閉整體玻璃金 屬密封件8、108，所述金屬帶4 ；104的所述第二部分連接周邊框架3，并包括真空密閉金 屬-金屬密封件6、116 ；該至少一個(gè)可彈性變形部分布置在所述中間部分中。根據(jù)本發(fā)明的還一方面，該至少一個(gè)可彈性變形部分10、110優(yōu)選是包括至少一 個(gè)非矩形部分或至少一個(gè)至少局部彎曲的部分或至少一個(gè)肋10、110。該肋10、110優(yōu)選是 半圓形形狀，具有包括在2和4mm之間的半徑，在周邊帶的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。當(dāng)板1和2都由玻璃制造時(shí)，周邊帶通過(guò)整體真空密閉玻璃-金屬密封件而安裝 在板上。當(dāng)?shù)谝话?由玻璃制造，且第二板2由金屬制造時(shí)，例如通過(guò)普通的釬焊、焊接或 銅焊獲得的真空密閉金屬-金屬密封件可以直接用于使得周邊框架與金屬板連接，或者如 前所述，周邊框架和底部金屬板可以形成為單個(gè)金屬件。本發(fā)明的太陽(yáng)能面板的真空封套還包括泵送口 19，該泵送口 19通常由銅管制造， 與真空泵(未示出)連接。在真空封套抽真空之后，泵送口 19可以通過(guò)夾緊(在制冷循環(huán) 中使用的典型方法)來(lái)密封。還可以有出口孔，該出口孔通常由不銹鋼管20或波紋管來(lái)制造，使得吸熱器管13 通過(guò)周邊框架3到達(dá)真空封套30的外部，同時(shí)減小向周邊框架3的傳熱。已知類型的吸氣泵也可以布置在真空封套的內(nèi)部，以便連續(xù)泵送任何殘余氣體 (明顯除去惰性氣體)。
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本發(fā)明還涉及一種用于制造真空太陽(yáng)能熱面板的方法，該真空太陽(yáng)能熱面板包括 真空封套，該真空封套確定了密封容積，它能夠在抽真空時(shí)承受大氣壓力，并至少具有由 玻璃制造的第一板1、2、101 ；金屬周邊帶4、5、104 ；以及在玻璃板1、2、101和金屬周邊帶4、 5、104之間的真空密閉整體玻璃-金屬密封件。根據(jù)本發(fā)明，玻璃材料14、114布置成靠近周邊帶4、104的邊緣16、116。所述玻璃 材料可以是所述第一板1的一部分或者一些添加的熔塊玻璃材料104。所述玻璃材料14、 114加熱至高于它的熔化溫度，隨后冷卻成低于所述溫度，以便使得玻璃材料粘附在周邊帶 上，并使它與玻璃板1連接，同時(shí)嵌套周邊帶的邊緣。這可以以兩種方式來(lái)獲得定位成靠 近周邊帶邊緣并熔化和隨后再固化的所述玻璃材料能夠來(lái)自玻璃板，或者它可以來(lái)自熔塊 玻璃糊的帶條，在周邊帶布置成使得它的邊緣在玻璃板101的表面上時(shí)，該熔塊玻璃糊帶 條布置在周邊帶104的兩側(cè)。當(dāng)形成整體玻璃-金屬密封件的玻璃來(lái)自玻璃板1 (匹配的玻璃-金屬密封件) 時(shí)，該方法可以通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)玻璃板1加熱至接近但不超過(guò)它的軟化溫度的溫度；周邊帶4加熱至高于玻璃板1軟化溫度的溫度；周邊帶4的邊緣16壓靠玻璃板1的表面，以便獲得局部熔化，并將邊緣插入玻璃 板1中，這樣，周邊帶4的邊緣16由玻璃板1的玻璃14嵌套；周邊帶4從玻璃板1退回，以便在周邊帶4的邊緣16的兩側(cè)形成彎月面；玻璃板1和周邊帶4冷卻至低于玻璃板軟化溫度，從而提供在玻璃板1和金屬周 邊帶4之間的真空密閉玻璃-金屬密封件。當(dāng)形成整體玻璃-金屬密封件的玻璃來(lái)自熔塊玻璃糊的帶條時(shí)(壓縮的玻璃-金 屬密封件)，該方法可以包括以下步驟提供包括熔塊玻璃材料的熔塊玻璃糊，所述熔塊玻璃糊通過(guò)將熔塊玻璃材料粉 末、溶劑和粘接劑混合在一起而獲得；熔塊玻璃糊布置在玻璃板101的表面的頂部，以便形成連續(xù)的帶條；然后，該方法可以以兩種可能方式來(lái)進(jìn)行使帶條干燥，然后具有干燥帶條的玻璃板101上下顛倒地布置在周邊帶104上，與 周邊帶104的邊緣116接觸，通過(guò)合適的支承結(jié)構(gòu)而保持就位；周邊帶104的邊緣116插入熔塊玻璃糊的帶條中，也與玻璃板101的表面接觸；熔塊玻璃糊被加熱和熔化，以便形成在周邊帶104的側(cè)部和玻璃板101的表面之 間的熔化的熔塊玻璃的彎月面；熔塊玻璃冷卻和固化，從而提供在玻璃板101和金屬周邊帶104之間的真空密閉 整體玻璃-金屬密封件。當(dāng)需要玻璃板的預(yù)加熱應(yīng)力時(shí)，用于制造匹配的玻璃-金屬密封件的方法為優(yōu) 選，因?yàn)樵擃A(yù)加熱應(yīng)力可以在預(yù)應(yīng)力處理過(guò)程中以幾乎零成本來(lái)施加，而用于制造壓縮的 玻璃-金屬密封件的方法應(yīng)當(dāng)在不希望有玻璃板預(yù)加熱應(yīng)力時(shí)使用(即當(dāng)為分層玻璃時(shí))， 因?yàn)檫@種方法需要低得多的溫度。在兩種情況下(匹配的或壓縮的玻璃-金屬密封件)，玻璃金屬密封件之后可以通 過(guò)在周邊帶的一側(cè)或兩側(cè)的合適環(huán)氧樹(shù)脂而增強(qiáng)，如上文所述。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它提供了太陽(yáng)能熱面板，該太陽(yáng)能熱面板提供有真空密閉封 套，該真空密閉封套具有能非常簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)且還非常可靠的玻璃-金屬密封件。周邊帶可通過(guò)設(shè)置肋而進(jìn)行變形。這能夠降低由于在封套的抽真空過(guò)程中在封套 內(nèi)部和外部之間的壓力差和由于在面板的熱處理過(guò)程中(特別是在高于200°C的溫度下的 烘烤循環(huán))面板部件的不同熱膨脹而在玻璃-金屬密封件中引起的應(yīng)力。還一優(yōu)點(diǎn)是封套不使用有毒或危險(xiǎn)的材料。最后應(yīng)當(dāng)知道，多個(gè)所述發(fā)明可以彼此獨(dú)立地包含在真空太陽(yáng)能面板中。這特別 是指以下發(fā)明al)真空太陽(yáng)能熱面板，該真空太陽(yáng)能熱面板包括根據(jù)權(quán)利要求1形成的玻璃-金 屬密封件，且優(yōu)選是包括在附加權(quán)利要求2-6中所述的一個(gè)或多個(gè)特征；a2)根據(jù)權(quán)利要求21所述的、用于制造真空太陽(yáng)能熱面板的方法，且優(yōu)選是包括 權(quán)利要求22-25中的一個(gè)或多個(gè)；b)真空太陽(yáng)能熱面板，該真空太陽(yáng)能熱面板包括權(quán)利要求1的前序部分的特征， 其特征在于金屬周邊帶是連續(xù)的真空密閉帶，且它包括至少一個(gè)可彈性變形部分，該可彈 性變形部分至少可彈性變形，使得在受到封套的抽真空處理和面板的熱處理以及玻璃板和 連接的金屬周邊帶的可能的往復(fù)移動(dòng)時(shí)，將避免整體玻璃-金屬密封件受損和變得不真空 密閉。應(yīng)當(dāng)知道，該帶優(yōu)選是還包括在附加權(quán)利要求10-13中所述的一個(gè)或多個(gè)特征。cl)真空太陽(yáng)能熱面板，該真空太陽(yáng)能熱面板在它的玻璃板(1、2)的內(nèi)側(cè)包括紅 外線鏡面涂層和/和在玻璃板的外側(cè)包括防反射涂層，和/或在底部金屬板的內(nèi)側(cè)包括紅 外線鏡面涂層。應(yīng)當(dāng)知道，這種涂層優(yōu)選是還包括在附加權(quán)利要求14-16的特征部分中所 述的特征。c2) 一種用于增加真空太陽(yáng)能熱面板的效率的方法，其特征在于分別在玻璃板 (1、2、1A)的外表面和/或內(nèi)表面和/或在底部金屬板OA)的內(nèi)側(cè)上施加防反射和/或紅 外線鏡面涂層。應(yīng)當(dāng)知道，該方法優(yōu)選是還包括在附加權(quán)利要求沈-28的特征部分中所述 的步驟。d)根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的單側(cè)真空太陽(yáng)能熱面板，還包括金屬框架， 該金屬框架形成為包括周邊框架3和面板的底部金屬板的單件；e)根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的、用于真空太陽(yáng)能面板的支承結(jié)構(gòu)或燒制旋 轉(zhuǎn)件，優(yōu)選是以合適的鋼(例如AISI430)來(lái)形成，且尺寸設(shè)置成使得它在熔塊熔化溫度達(dá) 到合適的尺寸，且在該溫度下它拉伸周邊金屬帶，并將該帶相對(duì)于玻璃板定位在合適位置， 同時(shí)使該帶保持與熔化的熔塊玻璃接觸；f)具有真空密閉玻璃-金屬密封件的真空太陽(yáng)能面板，該真空密閉玻璃-金屬密 封件利用基于熔塊的玻璃來(lái)制造，其中，使至少嵌入熔塊玻璃中的金屬部件在形成整體玻 璃-金屬密封件之前被氧化；所述氧化優(yōu)選是產(chǎn)生近似均勻和穩(wěn)定的氧化物層(近似規(guī)則 厚度)，且優(yōu)選是當(dāng)通過(guò)剪切測(cè)試來(lái)測(cè)量時(shí)還使得玻璃與金屬的粘接強(qiáng)度提高至少10%。金屬部件的所述預(yù)先氧化優(yōu)選是通過(guò)在爐中加熱至適合在金屬部件的表面上產(chǎn) 生均勻氧化物層的溫度(對(duì)于Nii^e合金48，通常在560°C進(jìn)行10分鐘)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，可 以考慮其它處理，例如包括在富含氧氣的空氣中加熱。
權(quán)利要求
1.一種真空太陽(yáng)能熱面板，包括真空封套(30)，該真空封套確定了密封容積，能夠在 抽真空時(shí)承受大氣壓力；至少一個(gè)吸熱器(12)，其布置在真空封套(30)內(nèi)部；管(13)，該 管進(jìn)入和離開(kāi)封套(30)，并與吸熱器(12)接觸，所述真空封套(30)包括由玻璃制造的第一 板(1 ；101)、基本布置在第一板(1 ；101)的周邊處的周邊框架(3)以及使得周邊框架(3) 與第一板(1 ；101)連接的金屬周邊帶G、5 ；104)，其特征在于所述金屬周邊帶G ； 104)通 過(guò)整體的真空密閉玻璃-金屬密封件(8 ； 108)而與第一玻璃板(1 ；101)連接，該真空密閉 玻璃-金屬密封件包括玻璃材料(14 ；114)，所述真空密閉玻璃-金屬密封件(8 ； 108)通過(guò) 所述玻璃材料(14;114)的熔化和隨后的固化而獲得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于整體的真空密閉玻璃-金 屬密封件(8 ； 108)的所述玻璃材料(14 ； 114)嵌套周邊帶(4 ； 104)的邊緣(16 ； 116)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于所述整體的真空密閉玻 璃-金屬密封件(8 ；108)的所述玻璃材料(14 ； 114)直接粘附在金屬周邊帶G ； 104)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于所述整體的真空密閉玻 璃-金屬密封件(8)通過(guò)局部熔化和隨后固化靠近周邊帶的邊緣(16)的第一板(1) 的玻璃材料(14)而獲得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于所述整體的真空密閉玻 璃-金屬密封件包括使得金屬周邊帶(104)與第一板(101)連接的熔塊玻璃(114)的彎月
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于所述金屬周邊帶G； 104) 包括至少一個(gè)肋(10、110)，所述肋使得所述金屬周邊帶可彈性變形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于所述真空太陽(yáng)能熱面板包 括第二板O)，該第二板( 基本平行于第一板(1)，以便獲得扁平的太陽(yáng)能熱面板，吸熱器 (12)布置在第一和第二板(1、2)之間并在真空封套(30)的內(nèi)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于所述第二板O)由玻璃制 造，以便具有雙側(cè)太陽(yáng)能面板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于金屬周邊帶是連續(xù)的真空 密閉帶，包括至少一個(gè)可彈性變形部分(10、110)，該可彈性變形部分至少可彈性變形，使得 在承受所述封套的抽真空處理和面板的熱處理以及玻璃板(1、幻和連接的金屬周邊帶(4、 5 ；110)的可能的往復(fù)移動(dòng)時(shí)，將避免整體的玻璃-金屬密封件受損并不再真空密閉。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于金屬周邊帶(4、5、104)的 該至少一個(gè)可彈性變形部分(10、110)至少能夠彈性變形，從而允許所述帶相對(duì)于與玻璃 板⑴垂直的軸線彈性伸長(zhǎng)至少0. 1mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于金屬周邊帶G； 104)包括 布置在所述金屬帶的第一和第二部分之間的中間部分，所述第一部分連接第一玻璃板(1 ； 101)，并包括整體的真空密閉玻璃金屬密封件(8 ；108)，所述金屬帶G ； 104)的所述第二部 分連接周邊框架(3)，并包括真空密閉金屬-金屬密封件(6、116)；該至少一個(gè)可彈性變形 部分(10、110)布置在所述中間部分中。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于該至少一個(gè)可彈性變形 部分(10、110)包括至少一個(gè)非矩形部分，或至少一個(gè)至少局部彎曲的部分，或至少一個(gè)肋(IOUlO)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于該肋(10、110)是半圓形 形狀，具有大約2mm的半徑，在周邊帶的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于所述真空太陽(yáng)能熱面板包 括在玻璃板(1、2)內(nèi)側(cè)上的紅外線低發(fā)射涂層(1C、2C)，所述涂層選擇成這樣對(duì)于包含在 4和6微米之間的波長(zhǎng)的反射率大于0. 9，且對(duì)于包含在0. 25和1微米之間的波長(zhǎng)的透射 率超過(guò)0.7。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于玻璃板在它的外側(cè)包括 防反射涂層(1B、2B)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于所述真空太陽(yáng)能熱面 板是單側(cè)扁平真空太陽(yáng)能熱面板，包括金屬板(2A)，該金屬板的內(nèi)側(cè)包括低發(fā)射率涂層 (2D)，以便提高對(duì)于包括在4和6微米之間的波長(zhǎng)的反射率。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于所述真空太陽(yáng)能熱面板是 單側(cè)扁平真空太陽(yáng)能熱面板，包括金屬框架，該金屬框架形成為包括周邊框架C3)和面板 的底部金屬板O)的單件。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于嵌入整體的真空密閉玻 璃-金屬密封件(8 ；108)中的周邊帶G ； 104)的邊緣(16 ；116)近似與玻璃板(1、2)垂直。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于周邊帶G； 104)的厚度包 括在0. 1和Imm之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空太陽(yáng)能熱面板，其特征在于嵌入整體的真空密閉玻 璃-金屬密封件(8 ；108)中的帶G ； 104)的至少金屬部分包括近似均勻和穩(wěn)定的氧化物層 (4A、5A)，該氧化物層為近似規(guī)則厚度，和/或當(dāng)通過(guò)剪切測(cè)試來(lái)測(cè)量時(shí)還使得玻璃與金屬 的粘接強(qiáng)度提高至少10%。
21.一種用于制造真空太陽(yáng)能熱面板的方法，該真空太陽(yáng)能熱面板包括真空封套 (30)，該真空封套(30)確定了密封容積，能夠在抽真空時(shí)承受大氣壓力，所述封套(30)包 括由玻璃制造的第一板(1 ；101)和金屬周邊帶G ;104)，所述方法提供了在第一板(1 ； 101)和金屬周邊帶G ； 104)之間的真空密閉玻璃-金屬密封件(8 ；108)，其特征在于玻 璃材料(14 ； 114)布置成靠近周邊帶G ； 104)的邊緣(16 ； 116)，加熱至高于所述玻璃材料 的熔化溫度，隨后冷卻至低于所述溫度，以便使得玻璃材料(14;114)能夠粘附在金屬周邊 帶G ； 104)上，并使得金屬周邊帶G ； 104)與第一板(1 ；101)連接。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于包括以下步驟第一玻璃板(1)被加熱至接近但沒(méi)有達(dá)到它的軟化溫度的溫度；周邊帶(4)加熱至高于第一板(1)的熔化溫度的溫度；周邊帶(4)的邊緣壓靠第一板(1)，以便實(shí)現(xiàn)局部熔化，并將邊緣(16)插入第一板(1) 中，這樣，周邊帶⑷的邊緣(16)嵌入第一板⑴的玻璃(14)中；第一板(1)和周邊帶(4)冷卻至低于第一板(1)的軟化溫度，從而提供在第一板(1) 和金屬周邊帶(4)之間的匹配的真空密閉玻璃-金屬密封件(8)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于在將周邊帶的邊緣(16)插入第一 玻璃板(1)中之后，周邊帶(4)至少局部從第一板(1)后退，以便在周邊帶(4)的邊緣(16)的兩側(cè)都形成彎月面。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于包括以下步驟 提供包括熔塊玻璃材料和粘接劑的熔塊玻璃糊；熔塊玻璃糊布置在第一玻璃板(101)的表面的頂部，以便形成連續(xù)的帶條； 周邊帶(104)的邊緣(116)插入熔塊玻璃糊的帶條中，也與玻璃板(101)的表面接觸； 熔塊玻璃糊被加熱并熔化，以便形成在周邊帶(104)的側(cè)部和第一板(101)的表面之 間的熔化熔塊玻璃的彎月面；將熔塊玻璃冷卻和固化，從而提供在第一板(101)和金屬周邊帶(104)之間的壓縮的 整體的真空密閉玻璃-金屬密封件(108)。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于包括以下步驟 提供包括熔塊玻璃材料和粘接劑的熔塊玻璃糊；將熔塊玻璃糊布置在第一板(101)的表面的頂部，以便形成連續(xù)帶條； 將該帶條至少部分干燥；具有干燥的帶條的板(101)上下顛倒地布置在周邊帶(104)上，與所述周邊帶的頂部 邊緣接觸，由于所述在先的帶條的干燥步驟，所述帶條不能流過(guò)所述周邊帶；熔塊玻璃糊被加熱并熔化，這樣，它可以至少局部沿帶的兩側(cè)向下流動(dòng)，并形成在周邊 帶(104)的側(cè)部和玻璃板(101)的表面之間的、基本對(duì)稱和均勻的熔化熔塊玻璃彎月面；將熔塊玻璃冷卻和固化，從而提供在第一板(101)和金屬周邊帶(104)之間的壓縮的 整體的真空密閉玻璃-金屬密封件(108)。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于在玻璃板(1、2)的內(nèi)側(cè)上施加紅外線 低發(fā)射涂層0C、1C)，該涂層選擇為使得所述涂層對(duì)于包含在4和6微米之間的波長(zhǎng)的反射 率大于0. 9，且對(duì)于包含在0. 25和1微米之間的波長(zhǎng)的透射率超過(guò)0. 7。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其特征在于玻璃板(1、2)在它的外側(cè)包括防反射 涂層(2B、1B)。
28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其特征在于它是單側(cè)扁平真空太陽(yáng)能熱面板，包括 金屬板(2A)，該金屬板的內(nèi)側(cè)包括低發(fā)射率涂層(2D)，以便提高對(duì)于包括在4和6微米之 間的波長(zhǎng)的反射率。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于在玻璃-金屬密封之后在面板上在高 于200°C的溫度下進(jìn)行烘烤熱處理。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于使用支承結(jié)構(gòu)來(lái)用于將玻璃材料(14； 114)定位成靠近周邊帶G ； 104)的邊緣(16 ； 116)，且將所述玻璃材料加熱至高于它的熔 化溫度，所述支承結(jié)構(gòu)的尺寸設(shè)置成使得它在玻璃材料熔化溫度下達(dá)到合適的尺寸，所述 支承結(jié)構(gòu)在該溫度下拉伸周邊金屬帶(5、5A、104)，并相對(duì)于玻璃板(2)將該帶定位在合適 的位置，同時(shí)使該帶保持與熔化的玻璃材料接觸。
31.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于使得至少嵌入真空密閉玻璃-金屬密 封件(8 ； 108)的周邊金屬帶(5、5A、104)的部分在形成該整體的玻璃-金屬密封件之前氧 化；所述氧化產(chǎn)生近似均勻和穩(wěn)定的氧化物層(4A、5B)，該氧化物層的厚度近似規(guī)則。
32.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述氧化為當(dāng)通過(guò)剪切測(cè)試來(lái)測(cè)量時(shí) 使得玻璃與金屬的粘接強(qiáng)度提高至少10%。
33.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于金屬部分的預(yù)先氧化通過(guò)在爐中加熱 至適合在金屬部件的表面上產(chǎn)生近似均勻的氧化物層的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
34.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于氧化處理在富含氧氣的空氣中進(jìn)行。
全文摘要
真空太陽(yáng)能熱面板，包括真空封套(30)，該真空封套確定了密封容積，能夠在抽真空時(shí)承受大氣壓力，至少一個(gè)吸熱器(12)布置在真空封套(30)內(nèi)部，管(13)進(jìn)入和離開(kāi)封套(30)，并與吸熱器(12)接觸，所述真空封套(30)包括由玻璃制造的第一板(1；101)、基本布置在第一板(1；101)的周邊處的周邊框架(3)以及使得周邊框架(3)與第一板(1；101)連接的金屬周邊帶(4、5；104)，所述金屬周邊帶(4；104)通過(guò)真空密閉整體玻璃-金屬密封件(8、108)而與第一玻璃板(1；101)連接，該整體玻璃-金屬密封件包括玻璃材料(14；114)，并通過(guò)所述玻璃材料(14、114)的熔化和隨后的固化而獲得。
文檔編號(hào)F24J2/50GK102124282SQ200980132040
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月9日
發(fā)明者V·帕爾米耶里 申請(qǐng)人:Tvp太陽(yáng)能股份有限公司