专利名称：太阳能真空集热管的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能利用的技术领域，具体地说，本发明涉及一种太阳能真 空集热管。
背景技术：
目前，太阳能热水器的集热元件主要采用以下两种结构形式即全玻璃真 空集热管和热管式真空集热管。 全玻璃真空集热管的特点是
集热管的管芯是空心的，其一端封闭，另一端为开口，与水箱的水流相通； 集热管的管壁为双层玻璃，双层玻璃之间形成密封的夹层并被抽成高真空，使 热对流和热传导的热量损失降到最低；在在内层管壁上镀有具有的高太阳能吸 收比和低发射比的涂层，利用该镀层，将吸收的太阳辐射转换成热能；利用冷 水比重大于热水比重的特点，在真空集热管内形成冷水由上而下、热水由下而 上的水流循环，通过这样的循环，使保温水箱内的水温逐渐升高。
热管式真空集热管的特点是-
管壁为单层玻璃；管内为密封的高真空；采用具有良好的导热性能的金属 管或金属棒作为吸热体、且作为传热的结构，所以，传热速度非常快，热水器 的温升速度相应加快。同时，热管传热工质的热容很小，也大大提高了所吸收 到能量的有效使用效率。与全玻璃真空集热管的区别是，热管式真空集热管的 管内不走水，所以对于严寒酷暑、冷热冲击几乎没有反应。而且从根本上杜绝 了南方地区因管内存水而带来的污染物的积聚和沉淀问题，更不会出现管子冻 坏的现象。另外热管式真空集热管的热量是靠金属冷凝端传出的，不直接接触 水。所以，可以做成承压式家用热水器，即使住在楼房的顶层或低层别墅，出水的压力也与自来水管网的压力相同，出水压力大，喷洒性能好，使用舒适； 对于集体使用热水工程来讲，即使一支管子损坏，在运行的时候就可以进行维 修更换，维护很方便，不会影响整个系统的使用。正是因为热管式真空管具有 很多独特的优点，所以在欧洲和美国等世界上的发达地区使用的真空管产品， 绝大多数都是这种产品，所以，需求量年年增长。
但是热管式真空集热管也有某些缺点，如热管式真空集热管的热量是靠 金属冷凝端传出的，冷凝端为盲管，和热水器水箱的水不直接接触，而是和水 箱上的传热导套连接，通过导套传热，这样就损失了部分热量，使整个热水器 的热效率有所降低。而且热管式真空管为单根热管，热量在其中传送，可能造 成热量传送紊乱，使传送效率降低。
为了解决热管式真空集热管存在的问题，现在又出现了全玻璃真空集热管 内加插U型传热管和吸热片，使其和热水器水箱组成一个循环的流道，这虽然 解决了热量传送紊乱的弊病，使热量传递加快，但是因为只是在管内简单的插 上U型传热管和吸热片，使U型传热管和吸热片向外散热加快，热量损失反而 加大。根据传热学原理可知，导热体两部分的温差越大，传热效果更好。在上 述结构中，每块吸热片都是与U型传热管的两个直管连接，当一个直管上的温 度升高时，会向另一个温度较低的直管传递，使高温的直管的温度下降，也就 导致了该管与水箱内的水的温差縮小，使传热效果降低，也就是集热管的集热 效率下降。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种太阳能真空集热管，其目的是提高U型 传热管的导热效果。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为本发明所提供的这种太阳能真空集热管，包括单层的玻璃外管、设在所述
玻璃外管内的金属材料制成的u型传热管及与u型传热管连接的多个吸热片， 所述的u形传热管的形状为一端弯曲连接两个直管，所述的玻璃外管在其位于 所述的u型传热管的u形弯曲的一端为封闭结构，相反的一端为开口结构，该
开口结构通过端盖密封，管内为真空状态，在所述的太阳能真空集热管的横向
剖面的投影上，所述的u型传热管上的一个直管上的吸热片与另一个直管上的 吸热片之间设有间隙；或者U型传热管1上一个直管上的吸热片与另一个直管 之间设有间隙。
本发明可以选择下面两个技术方案之一实施
K本发明所述的U型传热管上的一个直管上的吸热片与另一个直管上的吸 热片之间设有间隙的结构为所述的吸热片的形状为两个与玻璃外管同圆心的 半圆形，所述的两个半圆中间设有一个间隙，所述的两个半圆形分别与所述的U 型传热管的两边的直管紧固连接。
2、本发明所述的U型传热管上的一个直管上的吸热片与另一个直管之间设 有间隙的结构为所述的吸热片的形状为与所述的U型传热管同圆心的圆形， 与一个直管紧固连接，所述的吸热片设一个孔，该孔与另一个直管的外径之间 设有均匀的环形间隙。
更进一步地，本发明所述的吸热片与直管的连接结构及间隙结构，在所述 的直管的长度方向是交错分布的。
吸热片材料及其连接结构-
本发明所述的吸热片由铜铝复合条带压制成形，所述的吸热片与所述的U 型传热管的连接为焊接连接。
U型传热管和吸热片的表面镀层结构本发明所述的u型传热管和吸热片的表面镀有磁控溅射选择性吸收涂层。
U型传热管的端部密封结构
本发明所述的端盖为金属材料，所述的U型传热管的两边直管部分穿过所 述的端盖上的孔，在所述的U型传热管的外圆与所述的端盖的孔之间，形成环
形的空隙，设绝热隔圈置于该空隙内并与所述的u型传热管及端盖形成紧密的 配合。
以上所述的绝热隔圈为陶瓷材料；或者所述的绝热隔圈为橡胶材料。
U型传热管的结构可以为下面两个方案之一
所述的U型传热管为实心的结构；
或者所述的U型传热管内为长度方向贯通的孔结构。
本发明采用上述技术方案，解决了一般采用U型传热管的太阳能集热管存 在的问题，使得U型传热管的一侧的直管在吸收太阳能温度升高后，不会通过 吸热片将热量传给另一侧温度较低的直管，从而使温度较高一侧的直管与水箱 内的温差更大，极大地提高了 U型传热管的传热效果，也即提高了太阳能热量 的吸收率。
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明
图1为本发明的实施例一所述的集热管横向剖视示意图2为本发明的真空集热管的沿U形所在平面剖切的结构示意图3为本发明的实施例二所述的集热管横向剖视示意图4为本发明的实施例三所述的集热管横向剖视示意图5为图4所示集热管的纵向剖切的局部示意图。
图中标记为1、 U型传热管，2、玻璃外管，3、吸热片，4、保护帽，5、支承夹，6、 端盖，7、绝热隔圈。
具体实施例方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式
如所涉及 的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及 工作原理、制造工艺等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本 发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图2所表达的本发明的结构，本发明为一种太阳能真空集热管，包括单 层的玻璃外管2、设在所述玻璃外管2内的金属材料制成的U型传热管1及与U 型传热管1连接的多个吸热片3，所述的U形传热管1的形状为一端弯曲连接 两个直管，所述的玻璃外管2在其位于所述的U型传热管1的U形弯曲的一端 为封闭结构，由于该封闭结构是用于抽真空的结构，其端部有一尖端的凸起， 所以在封闭结构的端部设有一个保护帽4，保护该尖端凸起不被碰坏；在封闭结 构的相反的一端为开口结构，该开口结构通过端盖6密封，管内为真空状态。 太阳光透过玻璃外管2，照射至U型传热管1及吸热片3上，使其温度升高。
内置的U型传热管1形成的热量的流道，将吸热片3上的能量通过流道循 环，不停的将热量输出给热水器水箱，有效地提高了热水器的吸热效率。为了 保持U型传热管1及吸热片3的稳固，在玻璃外管2内，隔一段距离需设置一 个支承夹5，防止U型传热管1及吸热片3的晃动造成玻璃外管2的损坏及端 盖6的密封失效。
上述技术方案与传统技术相比，具有以下特点1、内置金属流道式真空集 热管，利用U型传热管1传热，利用防冻传热工质不停循环传热，真空管内不 走水，不存在真空管炸裂、冻裂，确保热水器全天候使用；耐严寒，在一5(TC的严寒条件下，仍能正常工作；2、 U型传热管l及吸热片3封装于真空管内， 被抽成真空状态，吸热片3吸热快，U型传热管1启动快，阳光下几分钟即可 启动输出热量；同时又因为是真空状态，散热少，大大提高了真空管的传热效 率及热水器的集热效率；3、用于分离式太阳热水系统，可以做成承压系统，即 给水箱内的水施加压力，水的冲力大，使用舒适，安全性好；4、与水箱或集热 器(工程用)的连接方式为先进的干式连接，即使真空管损坏，水箱或集热器 也不会漏水。
为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的传热效率不 高的问题并克服其缺陷，实现提高U型传热管1的导热效果的发明目的，本发 明采取的技术方案为
如图1所示，本发明所提供的这种太阳能真空集热管，在所述的太阳能真 空集热管的横向剖面的投影上，所述的U型传热管1上的一个直管上的吸热片 3与另一个直管上的吸热片3之间设有间隙；
或者如图3、图4和图5所示，U型传热管1上一个直管上的吸热片3与另 一个直管之间设有间隙。
采用上述结构，解决了一般采用U型传热管的太阳能集热管存在的问题， 使得U型传热管的一侧的直管在吸收太阳能温度升高后，不会通过吸热片3将 热量传给另一侧温度较低的直管，从而使温度较高一侧的直管与水箱内的温差 更大，极大地提高了U型传热管的传热效果。
本发明还提供了以下所述的各具体的实施示例，供本领域的技术人员在实 施本发明时参考
实施例一
如图1所示，本发明所述的U型传热管1上的一个直管上的吸热片3与另一个直管上的吸热片3之间设有间隙的结构为
上述的吸热片3的形状为两个与玻璃外管2同圆心的半圆形，所述的两个 半圆中间设有一个间隙，所述的两个半圆形分别与所述的U型传热管1的两边 的直管紧固连接。
两个半圆形的吸热片3，在集热管的轴线方向可以互相错开。
上述结构应用于集热管，其在热水器上安装时，集热管中的U型传热管1 的U形构成的平面朝向中天的方向(即与当地的经线所在平面垂直的方向)。
上午的时候，U型传热管l一侧的吸热片3，吸收热量较多，该侧的直管温 度上升较高，但该侧产生的高温不会通过吸热片3传向另一侧的直管，所以该 侧的温度保持较高的状态，使其与水箱的水温保持较大的温差，因此传效果好。 到下午时恰好相反。
实施例二
如图3所示，本发明所述的U型传热管1上的一个直管上的吸热片3与另 一个直管之间设有间隙的结构为-
上述的吸热片3的形状为圆形，该圆形与所述的U型传热管1同圆心，该 吸热片3与一个直管紧固连接，所述的吸热片3设一个孔，该孔与另一个直管 的外径之间设有均匀的环形间隙。
上述结构应用于集热管，其在热水器上安装时，集热管中的U型传热管1 装有吸热片3的一侧的直管朝上安装(即朝向中天的方向，也即U形构成的平 面与当地的经线所在平面重合的方向)。
一天中不管是上午，还是下午，装有吸热片3的一侧的直管始终处于高温 状态，不会将热量传给另一侧的直管，提高传热的效率。
实施例三如图4和图5所示，本发明所述的吸热片3与直管的连接结构及间隙结构， 在所述的直管的长度方向是交错分布的。
这是在实施例二的基础上，为适应集热管中的U型传热管1的U形构成的 平面在安装时不受限制，任意方向安装。所以采用吸热片3与直管的连接结构 及间隙结构交错安装的形式。
实施例四
本发明所述的吸热片3由铜铝复合条带压制成形，所述的吸热片3与所述 的U型传热管1的连接为焊接连接。
U型传热管与吸热片3紧密结合采用焊接的方式，增强其连接强度，同时 提高导热的效果。吸热片3由铜铝复合条带压制而成，具有良好的导热性能和 防腐性能。
实施例五
本发明所述的U型传热管1和吸热片3的表面镀有磁控溅射选择性吸收涂层。
U型传热管1和吸热片3的表面镀有磁控溅射选择性吸收涂层，具有很高 的吸收率和较低的发射率，能迅速将吸收的光能转换成热能。 实施例六
本发明所述的端盖6为金属材料，所述的U型传热管1的两边直管部分穿 过所述的端盖6上的孔，在所述的U型传热管1的外圆与所述的端盖6的孔之 间，形成环形的空隙，设绝热隔圈7置于该空隙内并与所述的U型传热管1及 端盖6形成紧密的配合。
由于U型传热管1与配合的部位温度较高，或者两根直管的温度不一致， 所以要求U型传热管1与端盖6之间要绝热，且U型传热管1的两个直管之间也要求绝热，防止其热传导，所以，采用绝热隔圈7作为U型传热管1与端盖 之间的绝热元件，同时也保证了两个直管之间的隔热。同时，绝热隔圈7也是U 型传热管1的支承元件，保证U型传热管1的安装稳固。 实施例七
本发明所述的绝热隔圈7为陶瓷材料；或者所述的绝热隔圈7为橡胶材料。
因为陶瓷材料和橡胶材料均具有良好的绝热性能。陶瓷材料的耐高温性能好， 但陶瓷材料的抗振动性能稍差，且脆性大，在有一定的震动的场合不宜采用。 橡胶材料的弹性较好，密封性能好，但耐高温性能比陶瓷差。采用粘接材料，
在安装前涂在结合面上，使密封性能提高。还可以采用其它材料作为绝热隔圈7， 如塑料、硅胶等。
实施例八
本发明所述的U型传热管1为实心的结构。采用这种结构，不需要水流的 流动，结构较为简单。但由于完全靠U型传热管1导热，所以要求u型传热管
1要有很好的导热性能。
实施例九
本发明所述的U型传热管1内为长度方向贯通的孔结构。采用这种结构，
可以使水与U型传热管1的管壁充分接触，提高导热效果和热能的吸收率。
综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比，具有突出的实质性特点并 在技术上取得显著进步，所以本发明具有新颖性和创造性。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上 述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性 的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在 本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种太阳能真空集热管，包括单层的玻璃外管(2)、设在所述玻璃外管(2)内的金属材料制成的U型传热管(1)及与U型传热管(1)连接的多个吸热片(3)，所述的玻璃外管(2)在其位于所述的U型传热管(1)的U形弯曲的一端为封闭结构，其相反的一端为开口结构，该开口结构通过端盖(6)密封，管内为真空状态，其特征在于在所述的太阳能真空集热管的横向剖面的投影上，所述的U型传热管(1)上一个直管上的吸热片(3)与另一个直管上的吸热片(3)之间设有间隙；或者U型传热管1上一个直管上的吸热片(3)与另一个直管之间设有间隙。
2、 按照权利要求1所述的太阳能真空集热管，其特征在于所述的U型传热 管(1)上的一个直管上的吸热片(3)与另一个直管上的吸热片(3)之间设有 间隙的结构为所述的吸热片(3)的形状为两个与玻璃外管(2)同圆心的半 圆形，所述的两个半圆形中间设有一个间隙，所述的两个半圆形分别与所述的U 型传热管(1)的两边的直管紧固连接。
3、 按照权利要求1所述的太阳能真空集热管，其特征在于所述的U型传热 管(1)上的一个直管上的吸热片(3)与另一个直管之间设有间隙的结构为 所述的吸热片(3)的形状为与所述的U型传热管(1)同圆心的圆形，与一个 直管紧固连接，所述的吸热片(3)设一个孔，该孔与另一个直管的外径之间设 有均匀的环形间隙。
4、 按照权利要求3所述的太阳能真空集热管，其特征在于所述的吸热片(3) 与直管的连接结构及间隙结构，在所述的直管的长度方向是交错分布的。
5、 按照权利要求1或2或3或4所述的太阳能真空集热管，其特征在于 所述的吸热片(3)由铜铝复合条带压制成形，所述的吸热片(3)与所述的U 型传热管(1)的连接为焊接连接。
6、 按照权利要求1或2或3或4所述的太阳能真空集热管，其特征在于 所述的U型传热管(1)和吸热片(3)的表面镀有磁控溅射选择性吸收涂层。
7、 按照权利要求1或2或3或4所述的太阳能真空集热管，其特征在于 所述的端盖(6)为金属材料，所述的U型传热管(1)的两边直管部分穿过所 述的端盖(6)上的孔，在所述的U型传热管(1)的外圆与所述的端盖(6)的 孔之间，形成环形的空隙，设绝热隔圈(7)置于该空隙内并与所述的U型传热 管(1)及端盖(6)形成紧密的配合。
8、 按照权利要求7所述的太阳能真空集热管，其特征在于所述的绝热隔 圈(7)为陶瓷材料；或者所述的绝热隔圈(7)为橡胶材料。
9、 按照权利要求1或2或3或4或7所述的太阳能真空集热管，其特征在 于所述的U型传热管(1)为实心的结构。
10、 按照权利要求1或2或3或4或7所述的太阳能真空集热管，其特征 在于所述的U型传热管(1)内为长度方向贯通的通孔结构。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能真空集热管，在其横向剖面的投影上，U型传热管(1)上的一个直管上的吸热片(3)与另一个直管上的吸热片(3)之间设有间隙；或者U型传热管1上一个直管上的吸热片(3)与另一个直管之间设有间隙。采用上述技术方案，使得U型传热管的一侧的直管在吸收太阳能温度升高后，不会通过吸热片将热量传给另一侧温度较低的直管，从而使温度较高一侧的直管与水箱内的温差更大，极大地提高了U型传热管的传热效果，也即提高了太阳能热量的吸收率。
文档编号F24J2/05GK101457986SQ20081015567
公开日2009年6月17日 申请日期2008年10月10日 优先权日2008年10月10日
发明者周永生 申请人:芜湖德为尔太阳能有限公司