專利名稱：全玻璃雙通道真空管集熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能利用設備，尤其是涉及一種用于太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能 空調、太陽能熱能發(fā)電中將太陽能進行光熱轉換的全玻璃雙通道真空管集熱器。
背景技術：
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變?yōu)闊崮苁侵匾囊?個技術關鍵。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、工業(yè)熱應用、太陽能發(fā)電等方面。目前流行的產品主要有兩 類全玻璃真空管集熱器和金屬--玻璃結構真空集熱器，其中1、全玻璃真空管集熱器是 由外玻璃管、內玻璃管、選擇性吸收涂層、彈簧支架、吸氣劑、外玻璃管、內玻璃管夾層內抽 真空而成，這種真空集熱器的技術已經相當成熟，是一種在國內應用最廣的產品。這種產品 的改進形式還有內插U形管的全玻璃真空集熱器、內插熱管的全玻璃真空集熱管器。2、金 屬-玻璃結構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)夾層內抽真空而成。常用的金屬-玻璃結構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，即由于結構方面的缺陷，由它們組 成分體式太陽能熱應用系統(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)或水泵出現故障，分體式太陽能熱應用系統(tǒng)不能運行，另外，內插U 形管的全玻璃真空集熱器和金屬--玻璃結構真空集熱器，使用了大量的有色金屬，直接造 成了投資成本的上升。
發(fā)明內容本實用新型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 能廣泛應用建筑太陽能一體化又可應用于太陽能發(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。本實用新型的目的是這樣實現的一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高溫熔封在玻璃法 蘭上，在外玻璃管的底部設有真空排氣孔，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 管之間的夾層構成熱工介質的受熱通道(兼做熱工介質流出通道)，隔離玻璃管和中間的 內玻璃管的底部固定在一起，隔離玻璃管和內玻璃管之間的夾層構成隔熱層；內玻璃管中 間的通道作為熱工介質的流入通道，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底部和吸熱玻璃管的外底部 之間；在玻璃法蘭的外圈設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成循環(huán)通路。內玻璃管的頂部呈同軸排列經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 內底端的環(huán)形凸臺上。在玻璃法蘭的外側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；當熱工介質處于高溫時，在 受熱通道內的頂部，流體湍流度增加導致出現渦流，流出口設置成一個以上，可以加速受熱 工介質的流出。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3102、1%&、0^2或冰晶石 中的一種光學增透膜。在真空腔體內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的方法加熱蒸散，蒸散后的氣體在外玻璃管的 內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，真空腔體內的真空度保持5*10-3p。熱循環(huán)是這樣進行的熱工介質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的溫度升高，在 虹吸效應的作用下，或，在泵的驅動下，受熱后的熱工介質經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玻璃管也會發(fā)生膨脹，由于全玻璃雙 真空集熱器內設有循環(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 離玻璃管和內玻璃管同時受熱、同步膨脹、自由伸縮而不會發(fā)生炸管現象。本實用新型同現有技術相比具有如下優(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 承壓水箱構成非承壓式系統(tǒng)，又可以和承壓水箱構成承壓系統(tǒng)，適合在建筑物中實施分體 式熱應用系統(tǒng)。2、運行溫度高。全玻璃雙通道真空管集熱器作為低、中溫集熱器應用時，運行溫度 可達100-150度；作為中、高溫集熱器應用時，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 金屬一玻璃結構真空集熱器相比較，其成本要低許多，具有極高的性價比，適合大批量生產。
圖1為實施例1的剖面示意圖；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。
具體實施方式
下面結合實施例并對照附圖對本實用新型作進一步詳細說明。實施例1 熱工介質水 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 內玻璃管4，外玻璃管1、吸熱玻璃管2、隔離玻璃管3和內玻璃管4的頂部呈同軸排列經高 溫熔封在玻璃法蘭5上，在外玻璃管1的底部設有真空排氣孔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之間的夾層構成熱工介質的受熱通道8 (兼做熱工介 質流出通道)，隔離玻璃管3和內玻璃管4之間的夾層構成隔熱層9 ；內玻璃管4作為熱工 介質的流入通道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的外側壁加工有用于裝配的凸環(huán)17。在真空腔體7內的不銹鋼支架12上固定有鋇鋁鎳蒸散型吸氣劑13，吸氣劑13通 過高頻感應的方法加熱蒸散，蒸散后的氣體在外玻璃管1的內表面和吸熱玻璃管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內的 真空度保持5*10-3p。流出口 14和流入口 15的形狀均為管嘴型，管嘴內藏于玻璃法蘭5的凹腔內，這種 設置有利于保護管嘴。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將 管口縮小，管口縮小后將其熔合在內玻璃管4上使其結構緊湊，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經流入口 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中的熱工介質的 溫度升高，在虹吸效應的作用下，或，在泵的驅動下，受熱后的熱工介質經流出口 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所構成的受熱通 道8的寬度很窄，使得熱工介質在受熱通道8中的熱工介質的量大為減少，帶來的有益效果 是熱工介質升溫快、熱交換啟動時間短。實施例2 實施例2的結構與實施例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之間設有裝配密封墊圈的環(huán)形凹槽18，在流出口 14的外 圍設有裝配密封墊圈的環(huán)形凹槽19。在玻璃法蘭5的外側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構如圖3所示。實施例3 實施例3的結構與實施例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的兩端經縮口后熔合在直徑更小的內玻璃管4上，使得玻璃內管內 的熱工工質更少，有利于提高太陽能的光熱轉換效率。實施例4 實施例4的結構與實施例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內底端的環(huán)形凸臺23上，這種結構可以保證內玻璃管4的頂端可以自由伸縮。玻璃管組與玻璃法蘭的熔封結構如圖7所示。實施例5 實施例5的結構與實施例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 =SiO2^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與內玻璃管4)與玻璃法蘭 5的熔封采取直接對接的方式，其結構如圖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，并非對本實用新型構 思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計構思前提下，本領域中工程技術人員依據本 實用新型申請的權利要求書及說明書內容所做的簡單、等效變化與修飾，均落入本實用新 型的保護范圍，本實用新型請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
權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高溫熔封在玻璃法蘭(5)上，在外玻璃管(1)的底部設有真空排氣孔(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)之間的夾層構成熱工介質的受熱通道(8)，隔離玻璃管(3)和中間的內玻璃管(4)的底部固定在一起，隔離玻璃管(3)和內玻璃管(4)之間的夾層構成隔熱層(9)；內玻璃管(4)作為熱工介質的流入通道(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)構成循環(huán)通路。
2.根據權利要求1所述的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征是內玻璃管(4)的頂 部呈同軸排列經高溫熔封在玻璃法蘭(5)上。
3.根據權利要求1所述的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征是在玻璃法蘭(5)的 中間加工有中間圓孔(22)，內玻璃管(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)內底端的環(huán)形凸臺(23)上。
4.根據權利要求2或3所述的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征是在玻璃法蘭(5) 的外側壁加工有用于裝配的凸環(huán)(17)。
5.根據權利要求4所述的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征是流出口(14)和流入 口(15)為管嘴型或平口型。
6.根據權利要求5所述的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征是在流出口(14)和流 入口(15)之間設有裝配密封墊圈的環(huán)形凹槽(18)，在流出口(14)的外圍設有裝配密封墊 圈的環(huán)形凹槽(19)。
7.根據權利要求6所述的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征是在吸熱玻璃管(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Si02、 MgF2, CaF2或冰晶石中的一種光學增透膜。
8.根據權利要求7所述的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征是在真空腔體(7)內 的不銹鋼支架(12)上固定有鋇鋁鎳蒸散型吸氣劑(13)。
9.根據權利要求1所述的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征是在吸熱玻璃管(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Si02、 MgF2, CaF2或冰晶石中的一種光學增透膜。
10.根據權利要求9所述的全玻璃雙通道真空管集熱器，其特征是在真空腔體(7)內 的不銹鋼支架(12)上固定有鋇鋁鎳蒸散型吸氣劑(13)。
專利摘要本實用新型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成受熱通道，隔離玻璃管和內玻璃管之間的夾層構成隔熱層；在玻璃法蘭的外圈設有與受熱通道相通的流出口，在玻璃法蘭的中間設有與流入通道相通的流入口。本實用新型兼有自然循環(huán)與強制循環(huán)兩種運行模式、既能廣泛應用建筑太陽能一體化又可應用于太陽能發(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F24J2/05GK201662248SQ20102012794
公開日2010年12月1日 申請日期2010年3月10日 優(yōu)先權日2010年3月10日
發(fā)明者吳艷頻 申請人:吳艷頻