专利名称：热管式全玻璃真空高效太阳集热管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能利用技术领域，具体讲是一种利用全玻璃真空管技术和金属热管技术收集太阳能的热管式全玻璃真空高效太阳能集热管。
众所周知，全玻璃真空太阳热管与其它相同体积的太阳能集热器件相比集热面积最大(360°)，同比集热效率高达17-25％。我预测该优势在三十年内难以受到挑战。中国专利局公告号CN85100142B公开了一种典型的全玻璃真空管结构(属现有技术)。该热管采用的太阳光谱选择性吸收层与目前市场上热管选择性吸收层所采用的各种“镀膜”工艺大同小异。太阳能利用风雨十几年，太阳光谱选择性吸收层发展到目前为止，采用镀膜工艺也种类繁多，可惜中外专家并没有跳出“镀膜”这个圈圈。目前太阳能热水器厂家都众口一词“太阳能热水器使用寿命达15年以上”。作为太阳能热水器要件——全玻璃真空集热管，该热管的太阳光譜选择性吸收层是采用镀膜工艺镀在玻璃内管表面上的。大家知道，不同的材料在相同的温度下其各自的膨胀系数并不相同，在高温条件下十几年里反复使用中，不导致集热层部分或全部脱落直至影响集热效果，试问谁有实践根据？现行的集热层镀膜工艺，虽然较以前有很大的技术进步，但集热层下的玻璃体只起到了热传导的作用，用玻璃作为传热导体并不是一种理想的材料，因此，由于玻璃体的热阻太大是直接导致集热层锐化及高发射率的重要原因。太阳光谱选择性吸收层在真空状态下辐射损失大、放气量大并影响光热转换效率，而这些不利因素并没有得到更好的消除，试想，要开发一种长度在十米以上的大口径全玻璃真空集热管，这个“膜”还怎么去“镀”？况且镀膜设备投资大，生产工艺十分复杂，大大阻碍了对太阳能的开发利用。
现有的技术告诉我们，装有导热工质二头封闭的金属热管与集热装置之间的关系吸收层集热面积尽量大，金属热管直径尽量小。这是因为集热层收集到的热量为一定时，金属热管直径越小其管内产生蒸发就越快、热传导效率就越高，反之金属热管直径越大，其管内产生蒸发就越慢或者不产生蒸发。中国专利局公告号为CN206175U(实用新型，申请号90202972X)公开了一种典型的金属热管结构(属现有技术)，它与目前太阳能热水器市场上流行使用的“超导集热管”在本质上是同宗的。经检索和市场调查，目前现行的热管式全玻璃真空太阳能集热管存在以下弊端1、全玻璃真空集热管在走水的情况下插入带翼片金属热管，其缺点热传导效率低、蓄热及真空管内沉积以及产生冷、热、冻爆现象；2、全玻璃真空集热管在不走水的情况下，该管腔室内用油充填并插入带翼片金属热管，其缺点热传导效率低、蓄热及发生玻璃管冻爆现象；3、全玻璃真空集热管腔室内既不走水也不用油充填，而是通过管内热辐射将集热层吸收到的热量传递给金属热管，虽然避免了冻爆集热管，但其缺点也显著热辐射导热既不直接且效率低下，它是以增大热阻为代价的，故在南方地区并不推广使用。以上三种金属热管式全玻璃真空太阳能集热管形式，围绕着如何加快导热效率而深深地陷入矛盾之中。热传导问题没有完全解决好，是全玻璃真空管管径不能有效做大的直接原因，难怪全玻璃真空太阳热管管径长期徘徊于47-58mm之间，全玻璃真空集热管优越的性能受到了挑战。试想如果要生产十米以上大口径全玻璃真空集热管，按上述三种方案去实施的话，就热阻和蓄热二項就无法实现。大管如此，小管就例外吗？本实用新型的目的是提供一种集热效率、导热效率更高且生产工艺进一步简化的一种热管式全玻璃真空高效太阳能集热管。
本实用新型的目的是这样实现的一方面，本集热管的全玻璃真空管由黑色玻璃内管与透明玻璃外管组成，透明玻璃外管下端烧熔拉成半园球底并預留抽气嘴，将弹性支撑卡内置该管下端，并将下端烧熔拉成半园形球状的黑色玻璃内管置于玻璃外管内直至支撑卡上，然后将内外管上端口部之间烧熔封接，使内外管之间形成一个密封的腔室，并通过抽气嘴抽出该腔室内的空气以形成真空隔热层，再将抽气嘴烧熔封闭。另一方面，用一根直径相对较细带冷凝端的金属管装入导热工质后两头封闭，以形成金属热管并与全玻璃真空集热管腔室内空间容积稍小的金属密封圆筒经真空后平行焊接为一体，除金属热管冷凝端外全部置入该全玻璃真空管腔室内，该腔室剩余的间隙用蜡或油充填。
由于采用了上述方案，一方面，由于阳光对黑色玻璃具有一定的穿透性，故用黑色玻璃作为光热转换体，其黑色纯正稳定，体现了对阳光照射的全面过滤和立体接收，不仅使集热效率得到进一步的提升且大大简化了生产工艺；更由于它的免镀性，使光热转换体的气体释放量为零，体现了辐射损失小及使用寿命长等优点，从而大大提高了太阳能集热管的整体性能。另一方面，由于全玻璃真空集热管腔室内置入带金属密封圆筒的金属热管，使得集热层收集到的热量通过蜡或油迅速传导给了金属热管，并使水箱快速升温，本结构不仅导热效率高而且不蓄热，避免了全玻璃真空管冷、冻、热爆现象，解决了太阳能集热管的南方与北方分用的局面，并使全玻璃真空集热管的优越性能(360°)变得现实可操作，现在是全玻璃真空集热管的天下，将来还是。我国幅员辽阔，本实用新型针对太阳能集热管技术的二項重大突破，为太阳能发电、海水淡化、奥运工程、生态住宅及农业大棚等大规模开发太阳能奠定了坚实的技术基础。今后，城镇的热水工程将作为商品房的整体功能奉献给大家；南海守军也不用依靠大陆的淡水，因为当地有强烈的光照和大海，届时我的大型高能超导管将会显示强大的威力。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
图1是实施例纵剖面构造图图2是
图1A-A的俯视图图中1黑色玻璃内管 2透明玻璃外管 3真空腔室 4支撑卡 5抽气嘴 6金属热管 7金属热管冷凝端 8全玻璃真空管腔室 9带金属密封圆筒的金属热管置入全玻璃真空管腔室后剩余的间隙 10金属密封圆筒在附图中，黑色玻璃内管①与透明玻璃外管②下端烧熔拉成半圆球底，内外管用支撑卡④固定，黑色玻璃内管①与透明玻璃外管②上端口部之间烧熔封接，使玻璃内外管之间形成一个封闭腔室③通过透明玻璃外管下端的抽气嘴⑤抽出该封闭腔室③内的空气后并将抽气嘴⑤烧熔封接；金属热管Z⑥下端封闭并装入导热工质，其上端设冷凝端⑦并封闭，金属密封圆筒⑩经真空后与金属热管⑥平行焊接为一体并置入全玻璃真空管腔室⑧后，该腔室⑧内剩余的间隙⑨用蜡或油充填。
权利要求1. 一种热管式全玻璃真空高效太阳能集热管，该集热管的全玻璃真空管由玻璃内管和透明玻璃外管组成，内外玻璃管下端各个烧熔拉成半园球底，并且内玻璃管置入外玻璃管内直至支撑卡上并固定，内外玻璃管上端口部烧熔封接并使内外玻璃管之间形成真空隔热层该集热管的装入导热工质的金属热管置入全玻璃真空管腔室内，其特征是全玻璃真空管的内玻璃管为黑色玻璃，与全玻璃真空管腔室空间容积稍小的金属密封圆筒和金属热管平行焊接或铆接后，除金属热管冷凝端外全部置入全玻璃真空管腔室内，该腔室剩余的间隙用蜡或油充填。
2. 依据权利要求1所述的一种热管式全玻璃真空高效太阳能集热管，其特征是处于真空状态下的阳光吸收体为黑色玻璃或者接近黑色的各种颜色的深颜色。
3. 依据权利要求1所述的一种热管式全玻璃真空高效太阳能集热管，其特征是黑色玻璃体截面表明黑色与玻璃相互渗透熔为一体并且可以是整体黑色也可以是表面黑色。
4. 依据权利要求1所述的一种热管式全玻璃真空高效太阳能集热管，其特征是金属密封圆筒内为真空状态或常态。
5. 依据权利要求1所述的一种热管式全玻璃真空高效太阳能集热管，其特征是金属密封圆筒可以是一节也可以是若干节与金属热管平行焊接为一体，也可以是若干小金属密封圆筒或三角形金属密封筒围绕金属热管并固定。
6. 依据权利要求1所述的一种热管式全玻璃真空高效太阳能集热管，其特征是带密封圆筒的热管可以是金属的也可以是非金属的。
7. 依据权利要求1所述的一种热管式全玻璃真空高效太阳能集热管，其特征是金属热管与金属密封圆筒组合为一体。
专利摘要一种热管式全玻璃真空高效太阳能集热管,该热管的全玻璃真空管由透明玻璃外管与黑色玻璃内管组成,该管腔室置入带金属密封圆筒的金属热管后剩余的间隙用蜡式油充填。用黑色玻璃作光热转换体,黑色纯正稳定、零放汽量。体现了对阳光照射的全面过滤和立体接收,热效高、工艺简化。金属密封圆筒与金属热管的组合改善了热传导,并避免了玻璃管的冷、热、冻爆现象。本技术的二项重大突破,为规模开发太阳能提供了强有力的技术支持。
文档编号F24J2/05GK2482665SQ0122871
公开日2002年3月20日 申请日期2001年6月25日 优先权日2001年3月19日
发明者熊珍国 申请人:熊珍国