专利名称：高密排集热器及其专用变径玻璃真空集热管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能光热技术领域的装置，具体涉及太阳能热水器及其真空玻 璃制品，更具体的为一种高密排集热器及其专用变径(或称“异径”)玻璃真空集热管。
背景技术：
太阳能光热利用，真正产业化是发明真空管之后的事情。国家标准中的当天的热 量指标是7. 5MJ/D. M2,是在当天太阳辐照量为17MJ/D. M2的前提下的数据，按此数据可知其 效率为7. 5MJ/D. M2/17MJ/D. M2 = 0. 4412即44. 12%，该效率值在太阳热水器产品上明显过 低。现在大部市面产品均存在的结构不合理问题，具体表现在，普通的热水器因工艺、强度 等原因，相邻两真空管不能紧密排列，存在很大的、无效的漏光间隙，比如用58管的普通热 水器，相邻两管之间的一般间隙或缝隙是22毫米，穿过该间隙的太阳光没有照到真空管上 也就没有光与热的转换发生，这部分光是无效光，不产生热的光。而22毫米的间隙需要有 对应的22毫米的水箱，也需要有对应22毫米的支架长度，通常58管的管中心距为80毫米 长的水箱及80毫米长的支架，这其中各有22毫米是无效的、多用的、浪费的，综上相对浪费 量为27. 5%。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术不足，提供一种变径玻璃真空集热管高密排 集热器及其专用变径玻璃真空集热管，通过采用变径玻璃真空集热管实现高密度的安装于 集热器，使相邻两管之间的间隙控制到最小限度，从而提高集热器的光热转化效率。同时， 本实用新型集热器尾座适配于变径玻璃真空集热管，且方便安装与维修。本实用新型是通过以下技术方案实现的一种专用于高密排集热器的变径玻璃真空集热管，该变径玻璃真空集热管包括内 管和外管两个玻璃管，该两个玻璃管内外套合，内管和外管的尾部底端分别自体封闭，外管 的另一端与内管熔接密封相连，在内管的自体封闭端和外管的自体封闭端之间设有卡簧和 吸气剂，其中卡簧对内管位置的固定限位，内外管之间的夹层抽成真空；所述内管为外镀膜 的吸热管，其特征在于，所述的内管和外管都为变径管，内管和外管的连接端直径缩小形成 缩径段并在该缩径段熔接密封相连形成真空层。一种高密排集热器，其特征在于，该集热器包括内水箱、外保温箱、若干变径玻璃 真空集热管和支架，内水箱置于外保温箱内腔，内水箱与外保温箱间填充有保温层，外保 温箱以及变径玻璃真空集热管固定于支架上，变径玻璃真空集热管封闭底端置于支架尾座 上，外保温箱及内水箱设有若干通孔，变径玻璃真空集热管缩径段插入各通孔，其底端安装 于尾座尾托上；该高密排集热器或采用竖排式，所述各通孔设于外保温箱及内水箱的底部，在集 热器左右两侧还开设有进出水管；该高密排集热器或采用横排单翼式，所述各通孔设于外保温箱及内水箱的左右任一侧，在集热器水箱上下两端还开设有进出水管；该高密排集热器或采用横排双翼式，外保温箱及内水箱的左右两侧都设有通孔， 在集热器水箱上下两端还开设有进出水管。所述的变径内管、外管均可以是整体成型结构，或是由大小直径的组件熔接而成。与现有技术相比，本实用新型采用不同的变径真空管，在保证工艺合理、综合性能 优化的前提下，使真空管在集热器上方便的实现最大限度的密排，从而，减少单位面积内的 漏光量，增加有效的采光面积。其主要技术性能指标和特点高附加值---生产变径真空管利润大幅度提高。高能效-一按中国现在正在制定的新检测方法与标准，当天日有用得热量达到一 级指标及以上指标；高性能(1)变径密排热水器全年热效率比普通机高20% -43%； (2)采 用变径密排热水器技术可节约安装空间20% _30%，其面积小、得热量大的特点使其在太 阳能热水工程、阳台壁挂式热水器领域具有显著优势；(3)低耗材一对于Φ58、Φ47变径 真空管组装的集热器，相同得热量太阳能热水器的用材、人工、生产能耗分别比普通热水器 降低 25%,30%ο本实用新型真空玻璃管具有升温快，自身热容小，安装组建的热水器比国家标准 高30%以上的能效，性能级别高，高于国家标准最高级。
实施例1中图1为内、外管径同时变径且内管前端封闭的玻璃真空集热管。图1-1为图1的镀膜区。图2为实施例中附加隔热底座的集热管形式。图3为实施例中附加第三管的集热管形式。图4为实施例中附加第三管且尾端带隔热底座结构的集热管形式。图5a至图5c为附加金属吸热翅片的各类管型。图5c_l为图5c的涂膜区。实施例2中图6为实施例中附加隔热底座的内管开口的集热管形式。图7为实施例中附加隔热底座和空心管的内管开口集热管形式。图8为实施例中附加隔热底座和空心管的内管开口集热管的另一种形式。图9为实施例中附加第三管的内管开口集热管形式。图10为实施例中附加第三管且带有隔热底座的内管开口集热管形式。图11为实施例中附加第三管且同时形成隔热底座结构的内管开口集热管形式。 图11-1为图11的涂膜区。图12a至图12c为本实施例附加金属吸热翅片的各类管型。实施例3中图13为管内设置有金属热管的内、外径同时变径的集热管形式。实施例4中图14为管内设置有金属热管的大管型变径集热管。图14-1为图14 的镀膜区。实施例5中
6[0034]图15为壁挂机结构示意图；图16单翼机结构示意图；图17双翼机结构示意图。图18为分离式的套筒结构的尾座示意图，图18-a是图18_b的侧视图图19为变径玻璃管在套筒内的安装示意图图20为尾托套筒三视结构示意图图21为定位弹簧结构三视图图22为横梁三视结构示意图图23为图15尾座处C局部放大图图24为连体式尾座组合三视结构示意图图25为连体尾托底座结构三视示意图图26为连体尾托上盖结构三视示意图图27为连体式尾座与变径玻璃真空管的安装示意图实施例6中图28为适用于带有金属热管的内、外径同时变径集热管集热器结构图29为图28在D处的局部放大图实施例7中图30为适用于带有U形金属热管的集热器结构示意图图31为集热器内金属管路系统结构示意图标记说明1-排气尾嘴，12-密封嘴，2-吸气剂，3-卡簧，4_相变导热介质，41-相 变导热介质助蒸环，5-内管，51-内管的冷凝段(或称缩径段)，6-外管，61-外管缩径段 (或称变径段)，10-外管变径段与内管之间的熔接口，13-隔热底座，131-隔热底座与内 管熔接处，14-空心管，15-第三管，7-金属翅片，71-压紧件，81-金属热管细段，82-金属 热管粗段(或称冷凝端)，83_胶塞，84-金属热管支撑架，85-金属过渡挡板，91-进出水 管，92-内水箱，921-流道，9211-流道导热套管，9213-U形管，93-外保温箱，94-保温层， 96-支架；97-变径真空玻璃管，98-尾座，981-横梁，9811-限位钩，982-尾托，9824-尾托套 筒环形凹陷槽，9825-尾托套筒矩形孔，983-定位弹簧，9831-引导头；9832-配合段，9833-u 型弧，984-底座尾托，9841-与变径玻璃真空集热管外管直径相匹配的圆弧形口 9841 ； 9842-与变径玻璃真空集热管外管圆头相匹配的小圆弧形口 9842，985-上盖，9851-上盖上 的圆弧形口
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型技术方 案不限于下述优选实施例，在技术方案内所作的任何改动或变异均应属于本实用新型保护 范围。如图1至图12，所示变径玻璃真空集热管包括内管5和外管6两个玻璃管，该两个 玻璃管内外套合，内管和外管的尾部底端分别自体封闭，外管的另一端与内管熔接密封相 连，在内管的自体封闭端和外管的自体封闭端之间设有卡簧3和吸气剂2，其中卡簧用于对 内管位置的固定限位，内外管之间的夹层抽成真空。所述内管为外镀膜的吸热内玻璃管，管外壁镀有吸热膜，如图1-1虚线框内所示的镀膜区，吸收太阳光能随即转换为热能，热能通 过管壁传递内管内的介质中，介质可以是水、化学混合物、金属等。内管管壁为集热管的内 真空壁。所述内管和外管都为变径管，内管和外管的连接端直径缩小形成缩径段并在该缩 径段熔接密封相连形成真空层，图1可见外管变径段与内管之间的熔接口 10以及外管变径 段61，该外管变径段将用于插入水箱段。实施例1如图1所示的内管5内灌注有相变介质4的内外玻璃管都为异径形式的玻璃真空 管。该内管5前端封闭，其缩径段51长于外管的缩径段61并延伸形成可与集热器内水箱 中水接触的内管冷凝段。本技术方案限定的集热管，内管内无水介质，重量轻，抗寒能力强， 热容能控制到最小限度。该专用于太阳热水器的变径玻璃真空集热管原理太阳光透过外 管照在镀膜区内管上，被选择性涂层吸收并转换成热能，该热能由内镀膜吸热管的管壁传 给相变导热介质，使其发生相变形成高温气体，高温气体向内管的缩径端流动将热能传递 给内管前端部的插入水箱内的冷凝段51，冷凝段再将热能传递给与其接触的水，将集热器 内水箱中的水加热。高温气体在冷凝段51处经热交换后又冷却成液态，流回内管的大端， 这样周而复始，进行光热的转换与传递，实现将太阳光能转换成热能储存于集热器的水中。 附图中标记及其作用说明排气尾嘴1为抽真空后的密封嘴。吸气剂2为经高温蒸发后用 于吸收、中和成品管中溢出及残留的空气。光转换为热能后由相变导热介质4传递到冷凝 段51，通过内管冷凝段与水箱中的水进行热交换。相变导热介质配方很多，基本要求为可低 温气化、潜热大、化学特性稳定、无毒等，皆为现有公知内容。外管6为外罩玻璃透光管，是 集热管的外真空壁。密封嘴12为相变导热介质灌装后形成的。进一步改进，如图2所示，在图1基础上加设隔热底座13，所述隔热底座设置于内 外两玻璃管的尾部夹层中并与内管之间熔接固定，见图中隔热底座与内管熔接处131。卡簧 3安装于外管6与隔热底座13之间以实现对内管5的定位，且防止卡簧3直接与高温的内 管接触，以免通过卡簧3以及外管6将热量散发至集热管外。进一步改进，如图3所示，在图1基础上加设第三管15，置于内管5内，该第三管 为一端密闭一端开口的玻璃管，其前端封闭端通过卡簧3实现其位置的定位，其尾端与内 管尾端熔合密封，从而其内腔与内外管之间的夹层连通形成一体真空，在第三管15与内管 5外壁之间设有相变导热介质4，同时还可以设有相变导热介质助蒸环41帮助相变导热介 质充分气化，如图3、图4。相变导热介质4有许多种配方(为现有技术公知内容)，均可满 足实际需要。本技术方案中通过设有该第三管来降低内管的自身热容，使集热管升温速度 快。所述相变导热介质助蒸环41的设置适用于竖排式安装的集热管。液态的相变导 热介质4因重力作用集聚于集热管真空层底端，由于该区域内外管壁上有吸气剂不透光亮 膜的存在(制造工艺900度左右时吸气剂被气化，后又凝结在真空层的内外玻璃管而致) 形成阴影区，不利于相变导热介质吸收热量气化处于工作状态。又由于气化后的相变导热 介质在垂直方向会形成温度梯度，温度越高的低密度气态分子越处于高位，温度越低的高 密度分子越易保持低位。因此上述两种因素都不易于相变导热介质的热传导工作，为解决 该技术问题，在集热管真空层内不透光亮膜的上位，比如在集热管三分之一高度处设置相 变导热介质助蒸环41，该相变导热介质助蒸环用于截留存储真空层中液化的相变导热介质，使相变导热介质处于一定的高度，缓解管内不均勻的温度梯度现象，同时避免吸气剂不 透光亮膜的低温阴影区影响。对图3作进一步改进，如图4所示，内管5底端与第三管15尾部熔接成环并形成 隔热底座13结构，该隔热底座13即为第三管15的尾部伸出段，同样起隔热作用，如此压簧 3卡于外管6与该隔热底座13之间，避免压簧直接与高温的内管接触。本实施例中隔热底 座结构形式并未穷举。需要说明的是，在集热管尾部轴向采用设置隔热底座结构手段，解决 避免尾部内管散热至外管而浪费太阳能光热转化的目的，并能获得预想得到的效果，都将 落入本实用新型保护范围。进一步改进，为了加强内管热吸收，在内管外表还可附加金属吸热翅片7，如图5a 至图5c各类管型，本实施例并未穷举。该金属翅片表面镀有吸热膜，吸收太阳光能随即转 换为热能，因设于内管上，可将热能通过内管管壁传递至内管的介质中。所述翅片为包裹于 内管上的带翅片的半圆或整圆(由两个半圆组成)的金属吸热翅片，翅片在玻璃管轴向是 一体的也可是多段对接的。为了降低热熔、提高抗压能力及升温速度，内管改换为等径玻璃 管。如图5c-l所示，矩形框内为镀膜区，内管与金属吸热翅片均有一层吸光膜层。所述半圆翅片为横切面呈半圆弧形的长槽形结构件，该槽形结构件两侧带有与轴 线在同一平面的对称折边，圆弧形内径与内管外径相适配，所述半圆金属吸热翅片通过压 紧件71固定连接在内管上。本技术方案通过在内管外加设翅片加大吸热面积，增强内管热 交换效率，可以将内管的直径设计改小(内管直接采用等径管)，从而提高变径玻璃真空集 热管的抗压能力和安全系数。实施例2与实施例1相比，本实施例为另一种实现形式，如图6至11各图所示，所述内管5 和外管6的前段其直径同时缩小形成缩径段并在该缩径段两者熔接密封相连，该内外缩径 段为插入集热器通孔用于安装，内管前端开口。内管内腔可以注有水介质并将与集热器内 水箱连通，内管外膜吸收热后传导至内管内的介质水，从而集热器内水箱水被加热。前端开 口的内管也可以通过其它热传导装置将内管内热量转移至集热器水箱，将水箱水加热。进一步改进，如图6、7、8、10、11所示，在内外两玻璃管的尾部夹层中设置有隔热 底座13，隔热底座与内管之间熔接固定，外管与隔热底座之间再设置卡簧3用以实现对内 管位置的固定限位。通过在内外管之间设置隔热底座13可避免外管与内管之间直接通过 卡簧连接，由此造成内管储存热量通过卡簧散热到真空玻璃管外，因此该隔热底座13俗称 为“低尾耗隔热底座”。图6所示，所述隔热底座是由一玻璃短管熔接于内管底端实现。进一步改进，如图7、图8所示，集热管还设有空心管14，该空心管为两端自封闭的 空腔管，置于内管内，其两端分别通过卡簧3限位于内管内。该集热管也还包括隔热底座， 所述隔热底座或为一端开口一端封闭的玻璃短管置于内管与外管尾部之间，玻璃短管封闭 端局部熔接于内管，由此将卡簧3安装于该玻璃短管与外管之间，如图7所示。所述隔热 底座或为两段开口的玻璃短管，其一端熔接于内管底端，同时该隔热底座13还形成收口形 式，如图8。进一步改进，如图9、10、11所示，集热管在内管内内置有一端密闭一端开口的第 三管15，其前端封闭端通过卡簧3实现在内管内位置的固定限位，其尾端与内管尾端熔合 密封，从而其内腔与内外管之间的夹层连通形成一体真空，所述第三管与内管外壁之间为
9水介质，将与集热器水箱连通。集热器还可以设置有隔热底座13，设置在内管与外管之间的 真空层内如图10所示，内管5底端与第三管15尾部两者环形熔封，即形成隔热底座与内 管熔接处131，该隔热底座13为第三管15尾部延伸部。如图11所示，第三管15尾端与内 管尾端熔合密封，在尾端熔合密封处反向4CM左右处再将第三管与内管热熔密封在一起， 从而使第三管与内管共同形成第四个空腔结构，该四个空腔结构视为隔热底座13，卡簧卡 设于该隔热底座与外管之间，以防止卡簧直接与内管接触，避免真空管尾部能量消耗浪费。 该管型在生产时两处熔接封口为一道工序，工艺易于操作。如图11-1为玻璃真空管的镀膜 区。进一步改进，为了加强内管热吸收，在内管外表同样也还可附加金属吸热翅片7， 如图18至图20各类管型。需要说明的是，本实施例中隔热底座结构以及金属吸热翅片结 构形式都未穷举，任何受本实用新型技术方案启示所衍生的类似结构形式都还落入本实用 新型保护范围。实施例3本实施例是对现有普通等径的小热管作改进，如图13所示，该变径玻璃真空集热 管包括内管5和外管6两个玻璃管，该两个玻璃管内外套合，内管和外管的尾部底端分别自 体封闭，外管的另一端与内管熔接密封相连，在内管的自体封闭端和外管的自体封闭端之 间设有卡簧3和吸气剂2，其中卡簧对内管位置的固定限位，内外管之间的夹层抽成真空。 所述内管为外镀膜的吸热管。所述的内管和外管都为变径管，内管和外管的前段其直径同 时缩小形成缩径段并在该缩径段两者熔接密封相连，该内外缩径段插入集热器通孔用于安 装，所述内管前端开口，在内管内设有金属集热装置，该装置包括相互连接的金属吸热翅片 7和金属热管，整个金属翅片置于内管中，金属热管为两端封闭且管内灌装有相变介质，金 属热管的细段81通过胶塞83与内外管前端之间实现定位和适度密封，其粗段82为其冷凝 端为集热器水箱提供热源。本技术方案通过改变以往小热管皆为等径的结构，将其设计成 变径，从而可密排安装到太阳能集热器上，实现高效光热转化，同时节省材料。所述金属集 热装置，其金属材料优选紫铜。实施例4本实施例是对普通等径的大热管作改进，如图14所示，该变径玻璃真空集热管结 构为该变径玻璃真空集热管包括外管6和金属集热装置，外管的底端自体封闭，外管的另 一端与金属集热装置熔接密封相连，整个外管前段形成缩径；外管内真空，其内设有卡簧3 和吸气剂2，其中吸气剂用于保证外管内真空条件，其中卡簧用于固定金属集热装置在外管 内的位置；所述金属集热装置包括相互连接的金属吸热翅片7和金属热管，整个金属翅片 置于外管中并通过支撑架84对翅片进行定位。金属热管为两端封闭且管内灌装有相变介 质，金属热管的细段81与外管前端之间通过金属过渡挡板85实现两者的定位和严密密封， 所述金属热管的细段81、外管前端分别与金属过渡挡板85焊接密封。金属热管粗段82为 其冷凝端，可为集热器水箱提供热源。本技术方案通过改变以往大热管皆为等径的结构，将 其设计成变径的单层变径玻璃真空集热管，从而可密排安装到太阳能集热器上，实现高效 光热转化，同时节省材料，节省安装空间。所述金属集热管装置，其金属材料优选紫铜。所 述金属过渡挡板的熔点、膨胀系数与玻璃管相接近。如图14-1所示，在框图区内所有零件 均需镀膜。[0074]上述各实施例中公开的变径内管、变径外管可以是整体成型结构，也可以由大小 直径的组件熔接而成，但都属于本实用新型保护范围内。实施例5该密排集热器包括内水箱92、外保温箱93、若干变径玻璃真空集热管97和支架 96，内水箱置于外保温箱内腔，内水箱与外保温箱间填充有保温层94，外保温箱以及真空玻 璃管固定于支架96上，变径玻璃真空集热管封闭底端置于支架的尾座98上，外保温箱及内 水箱设有若干通孔，变径玻璃真空集热管前端(需要时候可以通过密封硅胶圈实现密封) 插入各通孔，其底端固定于支架尾座上；本实施例高密排集热器可以采用壁挂式，所述各通孔设于外保温箱93及内水箱 92的底部，在集热器左右两侧还开设有进出水管91，如图15所示。也可以采用单翼式，所 述各通孔设于外保温箱及内水箱的左右任一侧，在集热器前后两端还开设有进出水管91， 如图16所示。也可以采用双翼式，外保温箱及内水箱的左右两侧都设有通孔，在集热器前 后两端还开设有进出水管91，如图17所示。所述尾座必须适应于由本实用新型变径真空管组装的高密排集热器，本实施例公 开了一种如图18至图23所示的分离式尾座，由横梁981和尾托982构成，所述横梁上设有 若干成对的限位钩9811，如图22所示，所述尾托由各个尾托套筒构成，每个尾托套筒为一 空心管，该空心管的上半部设有一环形凹陷槽9824，在空心管的下半部圆周方向设有一与 所述限位钩9811相匹配的矩形孔9825，如图20所示，各尾托套筒的矩形孔套入限位钩上并 通过一定位弹簧983锁紧，从而实现将整个尾托982安装固定于横梁981上。各变径玻璃 真空管底端直接安装于横梁上的各个尾托套筒内，如19所示，尾托套筒的环形凹陷槽用于 抵住变径玻璃真空集热管的底部，限制真空管下滑，整个尾托各套筒实现对各真空管在集 热器上的固定、限位。取出变径玻璃真空集热管后需要拆卸时，只要拔除各定位弹簧，每个 尾托套筒从矩形孔处退出即可脱离尾座横梁。因此该尾托的安装与维修极为方便。如图24至图27所示的为一体式的连体尾座，由底座尾托984与上盖985构成，所 述底座尾托984沿横梁轴向为两边长不对称的U型结构，对应U型短边上设有与变径玻璃 真空集热管外管直径相匹配的圆弧形口 9841，变径玻璃真空集热管置于该圆弧形口内；对 应U型长边上设有与变径玻璃真空集热管外管圆头相匹配的小圆弧形口 9842，变径玻璃真 空集热管的尾部圆头抵住该圆弧形口内，被限制下移。上盖上的圆弧形口 9851与底座尾托 对应U型短边上相同的圆弧形口，将上盖985拼装到底座尾托984上后就可将变径玻璃真 空集热管固定限位。因此该尾托的安装与维修也极为方便。上述公开的两种尾座结构专用于由变径玻璃真空集热管组装的高密排集热器，本 实用新型不限于上述实施例所具体公开的结构，在上述设计思路内所作的任何等同替换手 段，都还将落入本实用新型保护范围内。本实施例中图15-图17是三大基本变径高密排系列机型，实施例1和实施例2 每种管型均可组装成所述三系列机型，相邻变径玻璃真空集热管之间的间隙范围可控制为 0.5-10mm。当更换不同的变径真空管后其集热器就具有不同的特点。需要说明的是，高密 排集热器安装的专用变径集热管，可以选择统一管型结构，也可以混合管型结构。集热管的 任意更换方案还将落入本实用新型集热器技术保护范围内。本实用新型太阳热水器专用变径玻璃真空集热管在制作时，可以由专用的变径成型机及成型工艺(本发明人在先公开的专利技术)分别一体成型制作出配套使用的变径径 内管和异径外管；也可以制作出等径管，然后通过扩口或缩口熔接拼装成内外玻璃管的变 径结构。实施例6本实施例集热器上安装的玻璃真空管来源于实施例3和实施例4，为此本实施例 集热器结构在实施例5的基础上做了适应性调整，以竖排式集热器为例，如28、图29所示， 水箱92内贯穿有流道921，流道内灌装有导热介质且流道921上设有与真空管97相对应数 量的导热套管9211，流道与导热套管焊接密封，金属热管的冷凝端82紧密插入流道的导热 套管内。工作原理真空管接收太阳光能并转换为热能并传递到金属热管的导热介质中，金 属热管通过冷凝端82与流道导热套管9211的紧密接触将热量传递到流道中导热介质，流 道内灌装的导热介质再将热量转移到内水箱92中并储存。实施例7本实施例集热器上安装的玻璃真空管来源于实施例2，为此本实施例集热器结构 在实施例5的基础上也需要做适应性调整，以单翼集热器为例，如30、图31所示，水箱92内 贯穿有两条并行的流道921A、流道921B，流道A、流道B上并联焊接有与真空管相对应数量 的U型管，U型管对应插入各真空管内，流道与U型管连通，连接处焊接密封，U型管、流道 A、流道B内有导热介质。工作原理U型管对应插入真空管内，真空管接收太阳光能并转换 为热能后传递到U型管内导热介质，由于流道与U型管连通，导热介质能流动，从U形管的 一边流入另一边流出，如图31所示，导热介质将U型管内的热量转移到水箱中并储存。实施例6和实施例7都为承压式的热管集热器，其特点因管内无水抗高寒、重量 轻，可做承压系统、凉台壁挂机、各型热水系统，适应性强。
1权利要求1.一种专用于高密排集热器的变径玻璃真空集热管，该变径玻璃真空集热管包括内管 和外管两个玻璃管，该两个玻璃管内外套合，内管和外管的尾部底端分别自体封闭，外管的 另一端与内管熔接密封相连，在内管的自体封闭端和外管的自体封闭端之间设有卡簧和吸 气剂，其中卡簧对内管位置的固定限位，内外管之间的夹层抽成真空；所述内管为外镀膜的 吸热管，其特征在于，所述的内管和外管都为变径管，内管和外管的连接端直径缩小形成缩 径段并在该缩径段熔接密封相连形成真空层。
2.如权利要求1所述的集热管，其特征在于，所述内管前端封闭，其缩径段长于外管的 缩径段并延伸形成可与集热器内水箱中水接触的冷凝段，所述内管内灌注相变介质。
3.如权利要求2所述的集热管，其特征在于，该集热管还包括隔热底座，所述隔热底座 设置于内外两玻璃管的尾部夹层中并与内管之间熔接固定，通过卡簧安装于外管与隔热底 座之间以实现对内管位置的固定限位。
4.如权利要求2所述的集热管，其特征在于，在内管内置有一端密闭一端开口的第三 管，其前端封闭端通过支撑簧片实现在内管内位置的固定限位，其尾端与内管尾端熔合密 封，从而第三管内腔与内外管之间的夹层连通形成一体真空，所述第三管外壁与内管之间 设有相变导热介质。
5.如权利要求4所述的集热管，其特征在于，内管底端与第三管尾部熔接成环并形成 隔热底座，该隔热底座即为第三管的尾部伸出段，所述卡簧安装于该隔热底座与外管之间。
6.如权利要求2所述的集热管，其特征在于，所述内管外表加附有金属吸热翅片，翅片 包裹于内管上。
7.如权利要求6所述的集热管，其特征在于，所述金属翅片为横切面呈半圆弧形的长 槽形结构件，该槽形结构件两侧带有与轴线在同一平面的对称折边，圆弧形内径与内管外 径相适配，所述金属吸热翅片通过压紧件固定连接在内管上。
8.如权利要求6所述的集热管，其特征在于，所述吸热翅片沿玻璃管轴向是整体的或 是多块组合的。
9.如权利要求6所述的集热管，其特征在于，内管与金属吸热翅片均有一层吸光层。
10.如权利要求1所述的集热管，其特征在于，所述内管和外管的前段其直径同时缩小 形成缩径段并在该缩径段两者熔接密封相连，该内外缩径段插入集热器通孔用于安装，所 述内管前端开口。
11.如权利要求10所述的集热管，其特征在于，该集热管还包括隔热底座，所述隔热底 座设置于内外两玻璃管的尾部夹层中并与内管之间熔接固定，外管与隔热底座之间设置卡 簧用以实现对内管位置的固定限位。
12.如权利要求10所述的集热管，其特征在于，该集热管还包括空心管，该空心管为两 端自封闭的空腔管，置于内管内，其两端分别通过卡簧限位于内管内。
13.如权利要求10所述的集热管，其特征在于，该集热管在内管内内置有一端密闭一 端开口的第三管，其前端封闭端通过支撑簧片实现在内管内位置的固定限位，其尾端与内 管尾端熔合密封，从而其内腔与内外管之间的夹层连通形成一体真空，所述第三管与内管 内壁之间为水介质，与集热器水箱连通。
14.如权利要求13所述的集热管，其特征在于，在第三管与内管尾端熔合密封处反向 再将第三管与内管热熔密封在一起，从而使第三管与内管共同形成第四个空腔结构。
15.如权利要求10所述的集热管，其特征在于，所述内管外表加附有金属吸热翅片，翅 片包裹于内管上。
16.如权利要求15所述的集热管，其特征在于，所述金属翅片为横切面呈半圆弧形的 长槽形结构件，该槽形结构件两侧带有与轴线在同一平面的对称折边，圆弧形内径与内管 外径相适配，所述金属吸热翅片通过压紧件固定连接在内管上。
17.如权利要求15所述的集热管，其特征在于，所述吸热翅片沿玻璃管轴向是整体的 或是多块组合的。
18.如权利要求15所述的集热管，其特征在于，内管与金属吸热翅片均有一层吸光层。
19.如权利要求1至18任一所述的集热器，其特征在于，所述相邻变径玻璃真空集热管 之间的间隙范围为0. 5-10mm。
20.一种专用于高密排集热器的变径玻璃真空集热管，该变径玻璃真空集热管包括内 管和外管两个玻璃管，该两个玻璃管内外套合，内管和外管的尾部底端分别自体封闭，外管 的另一端与内管熔接密封相连，在内管的自体封闭端和外管的自体封闭端之间设有卡簧和 吸气剂，其中卡簧对内管位置的固定限位，内外管之间的夹层抽成真空；所述内管为外镀膜 的吸热管，其特征在于，所述的内管和外管都为变径管，内管和外管的前段其直径同时缩小 形成缩径段并在该缩径段两者熔接密封相连，该内外缩径段插入集热器通孔用于安装，所 述内管前端开口，在内管内设有金属集热装置，该装置包括相互连接的金属吸热翅片和金 属热管，整个金属翅片置于内管中，金属热管为两端封闭且管内灌装有相变介质，金属热管 的细段通过胶塞与内外管前端之间实现定位和适度密封，其粗段为其冷凝端。
21.一种专用于高密排集热器的变径玻璃真空集热管，其特征在于，包括外管和金属集 热装置，外管的底端自体封闭，外管的另一端与金属集热装置熔接密封相连，整个外管前段 形成缩径；外管内真空，其内设有卡簧和吸气剂，卡簧用于固定金属集热装置在外管内的位 置；所述金属集热装置包括相互连接的金属吸热翅片和金属热管，整个金属翅片置于外管 中并通过支撑架对翅片进行定位，所述金属热管为两端封闭且管内灌装有相变介质，金属 热管的细段与外管前端之间通过金属过渡挡板实现两者的定位和严密密封，金属热管粗段 为其冷凝端。
22.—种高密排集热器，其特征在于，该集热器包括内水箱、外保温箱、若干变径玻璃真 空集热管和支架，内水箱置于外保温箱内腔，内水箱与外保温箱间填充有保温层，外保温箱 以及变径玻璃真空集热管固定于支架上，变径玻璃真空集热管封闭底端置于支架尾座上， 外保温箱及内水箱设有若干通孔，变径玻璃真空集热管缩径段插入各通孔，其底端安装于 尾座尾托上；该高密排集热器或采用竖排式，所述各通孔设于外保温箱及内水箱的底部，在集热器 左右两侧还开设有进出水管；该高密排集热器或采用横排单翼式，所述各通孔设于外保温箱及内水箱的左右任一 侧，在集热器水箱上下两端还开设有进出水管；该高密排集热器或采用横排双翼式，外保温箱及内水箱的左右两侧都设有通孔，在集 热器水箱上下两端还开设有进出水管。
23.如权利要求22所述的集热器，其特征在于，所述尾座由横梁和尾托构成，所述横梁 上设有若干成对的限位钩，所述尾托由各个尾托套筒构成，每个尾托套筒为一空心管，该空心管的上半部设有一环形凹陷槽，在空心管的下半部圆周方向设有一与所述限位钩相匹配 的矩形孔，各尾托套筒的矩形孔套入限位钩上并通过一定位弹簧锁紧。
24.如权利要求22所述的集热器，其特征在于，所述尾座由底座尾托与上盖构成，所述 底座尾托沿横梁轴向为两边长不对称的U型结构，对应U型短边上设有与变径玻璃真空集 热管外管直径相匹配的圆弧形口，对应U型长边上设有与变径玻璃真空集热管外管圆头相 匹配的小圆弧形口，上盖上的圆弧形口与底座尾托对应U型短边上圆弧形口相同。
25.如权利要求22所述的集热器，其特征在于，所述变径玻璃真空集热管采用权利要 求20或者21中的集热管，所述内水箱内贯穿有流道，流道内灌装有导热介质且流道上设有 与变径玻璃真空集热管相对应数量的导热套管，流道与导热套管焊接密封，金属热管的冷 凝端紧密插入流道的导热套管内。
26.如权利要求22所述的集热器，其特征在于，所述变径玻璃真空集热管采用权利要 求10至15任一所述的集热管，所述内水箱内贯穿有两条并行的流道(921A)、流道(921B)， 流道(921A)、流道(921B)上并联焊接有与变径玻璃真空集热管相对应数量的U型管，US 管对应插入各变径玻璃真空集热管内，流道与U型管连通，连接处焊接密封，U型管、流道 (921A)、流道(921B)内有导热介质。
27.如权利要求22所述的集热器，其特征在于，所述竖排式的高密排集热器，在集热管 真空层内吸气剂的上位设置相变导热介质助蒸环，该相变导热介质助蒸环用于截留存储真 空层中液化的相变导热介质。
专利摘要本实用新型涉及太阳能光热技术领域的高密排集热器及其专用变径玻璃真空集热管。集热器包括内水箱、外保温箱、若干变径玻璃真空集热管和支架，内水箱置于外保温箱内腔，内水箱与外保温箱间填充有保温层，外保温箱以及变径玻璃真空集热管固定于支架上，变径玻璃真空集热管封闭底端置于支架尾座上，其特征在于，所述的内管和外管都为变径管，内管和外管的连接端直径缩小形成缩径段并在该缩径段熔接密封相连形成真空层。本实用新型通过采用变径玻璃真空集热管安装于集热器，使相邻两管之间的间隙控制到最小限度，从而提高集热器的光热转化效率。
文档编号F24J2/30GK201787759SQ20102050664
公开日2011年4月6日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者李佳雪, 李春信, 汪志刚, 贾传杰 申请人:李佳雪