雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管的制作方法
【專利摘要】雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管，包括設(shè)置在太陽(yáng)能熱水器的聯(lián)集箱下方的真空管，真空管一端封閉，另一端設(shè)有開口，且其管壁內(nèi)設(shè)有封閉的真空夾層，所述真空管的開口端外部設(shè)有嵌套在聯(lián)集箱底部的散熱端，真空管的開口端內(nèi)部依次設(shè)有溫差發(fā)電片和金屬冷凝端，所述金屬冷凝端的外緣與真空管的內(nèi)壁熔封連接，使真空管管內(nèi)形成封閉的真空腔室，金屬管冷凝端的端部伸入到真空管內(nèi)部且與其內(nèi)壁不接觸，所述溫差發(fā)電片的兩個(gè)輸出電極引出真空管，且不破壞真空夾層的封閉結(jié)構(gòu)，所述真空腔室中設(shè)有傳熱工質(zhì)。本發(fā)明的溫差發(fā)電片產(chǎn)生電壓，經(jīng)兩個(gè)輸出電極輸出到蓄電池或其它用電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)的熱電、光熱雙重轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)了太陽(yáng)能的利用率。
【專利說(shuō)明】雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能發(fā)電裝置，具體的說(shuō)是一種雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管。
【背景技術(shù)】
[0002]在太陽(yáng)能的利用方式中，溫差發(fā)電作為一種合理利用余熱、太陽(yáng)能、地?zé)岬饶茉崔D(zhuǎn)換為電能的有效方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件和噪音等特點(diǎn)。鑒于此，可充分利用太陽(yáng)的輻射熱在熱電模塊兩端建立溫差，實(shí)現(xiàn)溫差發(fā)電。目前，公知的太陽(yáng)熱水器包括聯(lián)集箱、集熱真空管和支架，聯(lián)集箱上設(shè)有排氣口、溢水口和進(jìn)水口，集熱真空管置于聯(lián)集箱的下方，太陽(yáng)能熱水器中的水溫可高達(dá)951，當(dāng)水達(dá)到沸點(diǎn)溫度后，太陽(yáng)能繼續(xù)照射也不會(huì)使水溫升高，而集熱真空管在管內(nèi)無(wú)水且太陽(yáng)照射的情況下，其溫度高達(dá)2501，導(dǎo)致了熱量的浪費(fèi)。而且現(xiàn)有太陽(yáng)能熱水器，其能源利用范圍狹窄，在效率和成本上受到很多的限制。基于以上現(xiàn)狀，提出把溫差發(fā)電以及太陽(yáng)能熱利用聯(lián)合起來(lái)的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管，達(dá)到同時(shí)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)的熱電、光熱雙重轉(zhuǎn)換的目的，以解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽(yáng)能熱水器中熱量浪費(fèi)和能源利用范圍狹窄的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為:雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管，包括設(shè)置在太陽(yáng)能熱水器的聯(lián)集箱下方的真空管，所述的真空管一端封閉，另一端設(shè)有開口，且其管壁內(nèi)設(shè)有封閉的真空夾層，所述真空管的開口端外部設(shè)有嵌套在聯(lián)集箱底部的散熱端，真空管的開口端內(nèi)部依次設(shè)有溫差發(fā)電片以及設(shè)在溫差發(fā)電片下方的金屬冷凝端，所述金屬冷凝端的外緣與真空管的內(nèi)壁熔封連接，使真空管管內(nèi)形成封閉的真空腔室，金屬管冷凝端的端部伸入到真空管內(nèi)部且與其內(nèi)壁不接觸，所述溫差發(fā)電片的兩個(gè)輸出電極引出真空管，且不破壞真空夾層的封閉結(jié)構(gòu)，所述真空管的真空腔室中設(shè)有傳熱工質(zhì)。
[0005]所述的金屬冷凝端由圓形的金屬板和固定在金屬板下端面上的金屬管組成，金屬板的外緣與真空管的內(nèi)壁熔封連接，金屬板的上端面垂直焊接有螺釘，溫差發(fā)電片和散熱端上均設(shè)有與所述螺釘螺紋連接的通孔，所述金屬板的上端面與溫差發(fā)電片的下端面之間填充有導(dǎo)熱膠。
[0006]本發(fā)明中，所述的散熱端包括圓形的金屬板以及與金屬板的外緣熔封連接的隔熱玻璃管，散熱端的金屬板上設(shè)有與所述螺釘螺紋連接的通孔，所述散熱端的金屬板的下端面與溫差發(fā)電片的上端面之間填充有導(dǎo)熱膠。進(jìn)一步的，散熱端的金屬板的上端面上設(shè)有伸入到聯(lián)集箱的水介質(zhì)中的金屬散熱棒。
[0007]本發(fā)明中，真空管的開口端與隔熱玻璃管下端的接觸面之間設(shè)有隔熱膠墊；所述的傳熱工質(zhì)為低沸點(diǎn)工質(zhì)。[0008]本發(fā)明的一種實(shí)施方式是:兩個(gè)輸出電極通過(guò)一個(gè)導(dǎo)線玻璃管引出真空管，且導(dǎo)線玻璃管不破壞真空管的真空夾層的封閉結(jié)構(gòu)，真空管開口端的內(nèi)壁上設(shè)有用于容納導(dǎo)線玻璃管的凸起，導(dǎo)線玻璃管的內(nèi)徑為4-5111111。
[0009]本發(fā)明的另一種實(shí)施方式是:真空管的內(nèi)壁上熔封連接有兩個(gè)與真空管內(nèi)部形狀相適應(yīng)的壓線螺絲，所述溫差發(fā)電片的兩個(gè)輸出電極分別與兩個(gè)壓線螺絲導(dǎo)通，兩個(gè)壓線螺絲上均設(shè)有引出真空管且不破壞真空夾層的導(dǎo)線，真空管的外壁上設(shè)有玻璃罩，位于玻璃罩內(nèi)部的真空管外壁上設(shè)有兩個(gè)用于固定導(dǎo)線的壓線螺絲。其中，壓線螺絲包括導(dǎo)電接頭管以及與導(dǎo)電接頭管通過(guò)內(nèi)螺紋連接的緊固螺釘，所述溫差發(fā)電片的兩個(gè)輸出電極分別通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)電接頭管管壁上設(shè)置的通孔引入到導(dǎo)電接頭管管內(nèi)，并通過(guò)緊固螺釘固定在導(dǎo)電接頭管的內(nèi)壁上，所述的兩個(gè)導(dǎo)電接頭管上均設(shè)有引出真空管且不破壞真空夾層的導(dǎo)線。
[0010]本發(fā)明中的真空管，是現(xiàn)有技術(shù)中作為太陽(yáng)能熱水器的組成元件的真空管，其內(nèi)外層之間為真空夾層。在真空管的內(nèi)壁上涂有如氧化銅、黑鎳和黑鋅等光譜選擇性吸收涂層，用以最大限度的吸收太陽(yáng)輻射能。
[0011]傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水器的真空集熱管由蒸發(fā)段和冷凝段組成，而冷凝段設(shè)在真空集熱管的外部，本發(fā)明將金屬冷凝端設(shè)置在真空管的管內(nèi)，利用金屬冷凝端的冷凝放熱制熱、發(fā)電。
[0012]有益效果:(1)本發(fā)明的集熱管為雙真空環(huán)境，即真空管的管壁內(nèi)為真空夾層，以及真空管的內(nèi)管內(nèi)部為真空腔室，真空腔室中設(shè)有傳熱工質(zhì)，真空管在太陽(yáng)照射情況下，管內(nèi)溫度高達(dá)2501 ；
(2)本發(fā)明的金屬冷凝端設(shè)置在真空管管內(nèi)，真空管中汽化的傳熱工質(zhì)在冷凝端的作用下液化放熱，放出的熱量傳遞到溫差發(fā)電片的下端面，利用溫差發(fā)電片上、下端面的溫度差發(fā)電，經(jīng)兩個(gè)輸出電極輸出到蓄電池或其它用電設(shè)備，從而擴(kuò)大了太陽(yáng)能的能源利用范圍，提高了太陽(yáng)能的綜合利用水平；
(3)真空管將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，其管內(nèi)被汽化的傳熱工質(zhì)上升到真空管的開口端，被設(shè)在真空管內(nèi)部的金屬冷凝端冷凝，冷凝后的傳熱工質(zhì)在重力作用下回落至真空管的盲端，而冷凝放出的熱量使金屬冷凝端快速升溫，多余的熱量傳遞到散熱端的金屬板上，并通過(guò)散熱端的金屬板上設(shè)置的金屬散熱棒對(duì)聯(lián)集箱中的水介質(zhì)加熱。實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)的熱電、光熱雙重轉(zhuǎn)換的目的，避免太陽(yáng)能熱水器中熱量浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電、制熱、集熱于一體。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的分解圖；
圖2為本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例中壓線螺絲的示意圖；
圖5為本發(fā)明的集熱管與太陽(yáng)能熱水器組裝實(shí)施圖。
[0014]附圖標(biāo)記:1、真空管，101、真空夾層，102、真空腔室，103、凸起，2、金屬冷凝端，3、螺釘，4、溫差發(fā)電片，5、散熱端，6、金屬散熱棒，7、螺母，8、隔熱玻璃管，9、金屬板，10、輸出電極，11、通孔，12、金屬管，13、導(dǎo)熱膠，14、隔熱膠墊，15、導(dǎo)線玻璃管，16、玻璃罩，17、緊固螺釘，18、導(dǎo)電接頭管，19、導(dǎo)線，20、聯(lián)集箱，21、隔熱絕熱墊，22、壓線螺絲。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖I和圖5所示，雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管，包括設(shè)置在太陽(yáng)能熱水器的聯(lián)集箱20下方的真空管1，所述的真空管I 一端封閉，另一端設(shè)有開口，且其管壁內(nèi)設(shè)有封閉的真空夾層101，所述真空管I的開口端外部設(shè)有嵌套在聯(lián)集箱20底部的散熱端5，真空管I的開口端內(nèi)部依次設(shè)有溫差發(fā)電片4以及設(shè)在溫差發(fā)電片4下方的金屬冷凝端2，所述金屬冷凝端2的外緣與真空管I的內(nèi)壁熔封連接，使真空管I管內(nèi)形成封閉的真空腔室102，金屬管冷凝端2的端部伸入到真空管I內(nèi)部且與其內(nèi)壁不接觸，所述溫差發(fā)電片4的兩個(gè)輸出電極10引出真空管1，且不破壞真空夾層101的封閉結(jié)構(gòu)，所述真空管I的真空腔室102中設(shè)有傳熱工質(zhì)，傳熱工質(zhì)為低沸點(diǎn)工質(zhì)。
[0016]金屬冷凝端2由圓形的金屬板和固定在金屬板下端面上的金屬管12組成，金屬板的外緣與真空管I的內(nèi)壁熔封連接，金屬板的上端面垂直焊接有螺釘3，溫差發(fā)電片4和散熱端5上均設(shè)有與所述螺釘3螺紋連接的通孔，所述金屬板的上端面與溫差發(fā)電片4的下端面之間填充有導(dǎo)熱膠。其中，本發(fā)明的散熱端5包括圓形的金屬板以及與金屬板的外緣熔封連接的隔熱玻璃管8，真空管I的開口端與隔熱玻璃管8下端的接觸面之間設(shè)有隔熱膠墊14，散熱端5的金屬板上設(shè)有與所述螺釘3螺紋連接的通孔，螺釘3的螺母7上套設(shè)有隔熱絕熱墊21，所述散熱端5的金屬板的下端面與溫差發(fā)電片4的上端面之間填充有導(dǎo)熱膠，散熱端5的金屬板的上端面上設(shè)有伸入到聯(lián)集箱20的水介質(zhì)中的金屬散熱棒6。
[0017]如圖2所示，為本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的示意圖。其中，溫差發(fā)電片4的兩個(gè)輸出電極10通過(guò)一個(gè)導(dǎo)線玻璃管15引出真空管1，且導(dǎo)線玻璃管15不破壞真空管I的真空夾層101的封閉結(jié)構(gòu)。由于真空管I中真空夾層101的厚度較小，在真空管I開口端的內(nèi)壁上設(shè)置一個(gè)用于容納導(dǎo)線玻璃管15的凸起103。在具體實(shí)施時(shí)，與真空管I開口端相配合的金屬冷凝端2的形狀與凸起103的形狀相適應(yīng)，該凸起103可以設(shè)置為弧形結(jié)構(gòu)。
[0018]如圖3和圖4所示，為本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的示意圖。真空管I的內(nèi)壁上熔封連接有兩個(gè)與真空管I內(nèi)部形狀相適應(yīng)的壓線螺絲，所述溫差發(fā)電片4的兩個(gè)輸出電極10分別與兩個(gè)壓線螺絲導(dǎo)通，兩個(gè)壓線螺絲上均設(shè)有引出真空管I且不破壞真空夾層101的導(dǎo)線19，真空管I的外壁上設(shè)有玻璃罩16，玻璃罩16設(shè)在距離真空管I開口端60mm處，位于玻璃罩16內(nèi)部的真空管I外壁上設(shè)有兩個(gè)用于固定導(dǎo)線19的壓線螺絲。其中，壓線螺絲包括導(dǎo)電接頭管18以及與導(dǎo)電接頭管18通過(guò)內(nèi)螺紋連接的緊固螺釘17，所述溫差發(fā)電片4的兩個(gè)輸出電極10分別通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)電接頭管18管壁上設(shè)置的通孔引入到導(dǎo)電接頭管18管內(nèi)，并通過(guò)緊固螺釘17固定在導(dǎo)電接頭管18的內(nèi)壁上，所述的兩個(gè)導(dǎo)電接頭管18上均設(shè)有引出真空管I且不破壞真空夾層101的導(dǎo)線19。
[0019]本發(fā)明的真空管I為雙真空玻璃管，采用高硼硅玻璃管加工而成，真空管I由內(nèi)管和外管組成，內(nèi)、外管之間為真空夾層101，內(nèi)管由金屬冷凝端2密封后形成真空腔室102。
[0020]本發(fā)明的螺釘3采用規(guī)格為M6螺釘，溫差發(fā)電片4的厚度為3. 8_4mm，隔熱玻璃管8的高度為30mm，而太陽(yáng)能熱水器的聯(lián)集箱20由水箱內(nèi)膽和設(shè)在其外部的保溫層組成，所述水箱內(nèi)膽和保溫層的總厚度為50-60_。
[0021]在具體應(yīng)用中，可統(tǒng)一將多個(gè)本發(fā)明的該裝置設(shè)置在太陽(yáng)能熱水器的聯(lián)集箱20的下方，如圖5所示，即將散熱端5通過(guò)密封橡膠圈嵌套在聯(lián)集箱20的底部，使散熱端5與聯(lián)集箱20中盛放的水介質(zhì)接觸。根據(jù)需要將多個(gè)裝置中的溫差發(fā)電片4相互并聯(lián)或串聯(lián)，可用于大容量的家用太陽(yáng)能熱水器和熱水系統(tǒng)。
[0022]本發(fā)明中，作為冷凝端的金屬管12置于真空管1內(nèi)，冷凝端也可以設(shè)置為金屬棒。啟動(dòng)快，在太陽(yáng)光照射幾分鐘即可啟動(dòng)輸出熱量，而且不易腐蝕，延長(zhǎng)了使用壽命；被加熱的水介質(zhì)不流經(jīng)真空管1，因此真空管1的安裝較為簡(jiǎn)單，同時(shí)還能避免真空管走水和結(jié)垢，防凍、防裂。
【權(quán)利要求】
1.雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管，包括設(shè)置在太陽(yáng)能熱水器的聯(lián)集箱（20)下方的真空管（1)，所述的真空管（1) 一端封閉，另一端設(shè)有開口，且其管壁內(nèi)設(shè)有封閉的真空夾層（101)，其特征在于：所述真空管（1)的開口端外部設(shè)有嵌套在聯(lián)集箱（20)底部的散熱端（5)，真空管（1)的開口端內(nèi)部依次設(shè)有溫差發(fā)電片（4)以及設(shè)在溫差發(fā)電片（4)下方的金屬冷凝端（2)，所述金屬冷凝端（2)的外緣與真空管（I)的內(nèi)壁熔封連接，使真空管(I)管內(nèi)形成封閉的真空腔室（102)，金屬管冷凝端（2)的端部伸入到真空管（I)內(nèi)部且與其內(nèi)壁不接觸，所述溫差發(fā)電片（4)的兩個(gè)輸出電極（10)引出真空管（1)，且不破壞真空夾層（101)的封閉結(jié)構(gòu)，所述真空管（I)的真空腔室（102)中設(shè)有傳熱工質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管，其特征在于：所述的金屬冷凝端（2)由圓形的金屬板和固定在金屬板下端面上的金屬管（12)組成，金屬板的外緣與真空管（I)的內(nèi)壁熔封連接，金屬板的上端面垂直焊接有螺釘（3)，溫差發(fā)電片（4)和散熱端（5)上均設(shè)有與所述螺釘（3)螺紋連接的通孔，所述金屬板的上端面與溫差發(fā)電片（4)的下端面之間填充有導(dǎo)熱膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管，其特征在于：所述的散熱端（5)包括圓形的金屬板以及與金屬板的外緣熔封連接的隔熱玻璃管（8)，散熱端(5)的金屬板上設(shè)有與所述螺釘（3)螺紋連接的通孔，所述散熱端（5)的金屬板的下端面與溫差發(fā)電片（4)的上端面之間填充有導(dǎo)熱膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管，其特征在于：所述散熱端（5)的金屬板的上端面上設(shè)有伸入到聯(lián)集箱（20)的水介質(zhì)中的金屬散熱棒（6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管，其特征在于：所述真空管（1)的開口端與隔熱玻璃管（8)下端的接觸面之間設(shè)有隔熱膠墊（14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管，其特征在于：所述的兩個(gè)輸出電極（10)通過(guò)一個(gè)導(dǎo)線玻璃管（15)引出真空管（1)，且導(dǎo)線玻璃管（15)不破壞真空管（1)的真空夾層（101)的封閉結(jié)構(gòu)，真空管（1)開口端的內(nèi)壁上設(shè)有用于容納導(dǎo)線玻璃管（15)的凸起（103)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管，其特征在于：所述真空管（1)的內(nèi)壁上熔封連接有兩個(gè)與真空管（1)內(nèi)部形狀相適應(yīng)的壓線螺絲，所述溫差發(fā)電片（4)的兩個(gè)輸出電極（10)分別與兩個(gè)壓線螺絲導(dǎo)通，兩個(gè)壓線螺絲上均設(shè)有引出真空管（1)且不破壞真空夾層（101)的導(dǎo)線（19)，真空管（I)的外壁上設(shè)有玻璃罩（16)，位于玻璃罩（16)內(nèi)部的真空管（I)外壁上設(shè)有兩個(gè)用于固定導(dǎo)線（19)的壓線螺絲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管，其特征在于：所述的壓線螺絲包括導(dǎo)電接頭管（18)以及與導(dǎo)電接頭管（18)通過(guò)內(nèi)螺紋連接的緊固螺釘(17)，所述溫差發(fā)電片（4)的兩個(gè)輸出電極（10)分別通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)電接頭管（18)管壁上設(shè)置的通孔引入到導(dǎo)電接頭管（18)管內(nèi)，并通過(guò)緊固螺釘（17)固定在導(dǎo)電接頭管（18)的內(nèi)壁上，所述的兩個(gè)導(dǎo)電接頭管（18)上均設(shè)有引出真空管（1)且不破壞真空夾層（101)的導(dǎo)線(19)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙真空內(nèi)冷凝式發(fā)電制熱太陽(yáng)能集熱管，其特征在于：所述的傳熱工質(zhì)為低沸點(diǎn)工質(zhì)。
【文檔編號(hào)】F24J2/32GK103836813SQ201410088490
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】王會(huì)坤 申請(qǐng)人:王會(huì)坤