太阳能集热器及其制造方法

太阳能集热器及其制造方法
【专利摘要】本发明适用于太阳能集热装置，公开了一种太阳能集热器及其制造方法。太阳能集热器，包括集热板芯，所述集热板芯包括流道管、集热翼和基板，所述集热翼覆盖于所述流道管并固定连接于所述基板，所述流道管固定夹设于所述集热翼与所述基板之间。制造方法，包括以下步骤：准备流道管、基板和可覆盖于流道管外侧的集热翼，将所述集热翼套设于所述流道管外侧，并将所述集热翼固定连接于所述基板。本发明所提供的太阳能集热器及其制造方法，其流道管与基板之间、流道管与集热翼之间均无需通过焊接的方式焊接在一起，流道管与集热翼之间均不会产生电化学腐蚀的情况，产品质量可靠、使用寿命长，且加工方便，生产效率高，利于降低生产成本。
【专利说明】太阳能集热器及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能集热装置【技术领域】，尤其涉及一种太阳能集热器及其制造方法。
【背景技术】
[0002]从目前太阳能光热利用，平板式太阳能热水系统越来越普及，而且随着化石能源成本的上升，高性价比的新能源产品，例如此类平板式太阳能集热器产品在现有玻璃管太阳能的基础上，提高了集热性能，更在与建筑结合的同时体现诸多优势。
[0003]平板太阳能的吸热板芯，是平板太阳能的核心部件，对于平板太阳能的热效率起决定性的作用，常见的结构都是管板的形式，就是用一个圆形的铜管，通过激光焊接或超声波焊接，直接焊接到一个平面的吸热板芯上去。
[0004]目前用于平板式太阳能集热器吸热板芯制造的工艺主要有:
[0005]1、采用超声波焊接的方式
[0006]2、采用铜铝复合的方式
[0007]3、采用脉冲式激光点焊接的方式
[0008]现有太阳能集热器板芯的加工方案，大多是铜和铝这两种不同的金属材料进行直接焊接，因为不同材料间的焊接会存在电化学腐蚀，由于使用的环境湿度、温度等各种因素会导致电化学腐蚀的速度加快，最终影响成品太阳能集热器的质量和使用寿命。

【发明内容】

[0009]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种太阳能集热器及其制造方法，其可避免电化学腐蚀，太阳能集热器的质量好，使用寿命长。
[0010]本发明的技术方案是:一种太阳能集热器，包括集热板芯，所述集热板芯包括流道管、集热翼和基板，所述集热翼覆盖于所述流道管并固定连接于所述基板，所述流道管固定夹设于所述集热翼与所述基板之间。
[0011]具体地，所述集热翼具有用于容置所述流道管的卡槽。
[0012]具体地，所述集热翼和所述基板采用同一种金属材料制成。
[0013]具体地，所述集热翼通过连续激光焊接的方式固定连接于所述基板并夹紧于所述
流道管。
[0014]具体地，所述基板呈平板状，所述流道管与所述基板相贴的一面设置为平面。
[0015]具体地，所述流道管采用金属材料制成，其截面呈“D”字形或三角形或多边形或开口闭合的“C”字形或开口闭合的“U”字形。
[0016]具体地，所述基板呈平板状，所述基板上开设有凹槽，所述流道管部分容置于所述凹槽内。
[0017]具体地，所述集热翼呈条状，多个所述集热翼依次相邻设置并覆盖于同一所述流道管上。[0018]具体地，所述集热翼采用金属板材冲压而成，其包括与所述流道管的外侧壁相贴的拱起部和与所述基板相贴的平板部，所述平板部一体连接于所述拱起部。
[0019]本发明学提供了一种上述的太阳能集热器制造方法，包括以下步骤:准备流道管、基板和可覆盖于流道管外侧的集热翼，将所述集热翼套设于所述流道管外侧，并将所述集热翼固定连接于所述基板；所述集热翼通过连续激光焊接的方式固定连接于所述基板并夹紧于所述流道管。
[0020]本发明所提供的太阳能集热器及其制造方法，其流道管与基板之间、流道管与集热翼之间均无需通过焊接的方式焊接在一起，流道管与集热翼之间均不会产生电化学腐蚀的情况，产品质量可靠、使用寿命长，且加工方便，生产效率高，利于降低生产成本。
【专利附图】

【附图说明】
[0021]图1是本发明实施例提供的太阳能集热器的剖面示意图；
[0022]图2是本发明实施例提供的太阳能集热器中集热翼的平面图；
[0023]图3是本发明实施例提供的太阳能集热器的剖面示意图；
[0024]图4是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0025]图5是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0026]图6是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0027]图7是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0028]图8是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0029]图9是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0030]图10是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0031]图11是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0032]图12是本发明实施例提供的太阳能集热器中集热翼的平面图；
[0033]图13是本发明实施例提供的太阳能集热器的剖面示意图；
[0034]图14是本发明实施例提供的太阳能集热器中集热翼的平面图；
[0035]图15是本发明实施例提供的太阳能集热器的剖面示意图；
[0036]图16是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0037]图17是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0038]图18是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0039]图19是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0040]图20是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0041]图21是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0042]图22是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图；
[0043]图23是本发明实施例提供的太阳能集热器的平面示意图。
【具体实施方式】
[0044]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0045]如图1?图5所示，本发明实施例提供的一种太阳能集热器，包括集热板芯。集热板芯包括流道管1、集热翼2和基板3。流道管1、集热翼2和基板3可采用金属材料制成，其呈管状并具有供水流过的流道，流道管I具有入水口和出水口，入水口连接于入水管，出水口可连接于出水管。具体应用中，流道管I可采用铜材制成，集热翼2可采用铝材料制成，其表面可形成一层绝缘、致密的氧化膜。集热翼2覆盖于流道管I并固定连接于基板3，流道管I固定夹设于集热翼2与基板3之间，流道管I被完全固定且与集热翼2之间固定紧密，热阻小，导热效率高。这样，流道管I与基板3之间，或流道管I与集热翼2之间均无需通过焊接的方式焊接在一起，流道管I与集热翼2之间均不会产生电化学腐蚀的情况，产品质量可靠、使用寿命长，且加工方便，生产效率高，利于降低生产成本。
[0046]具体地，如图1?图5所示，集热翼2具有用于容置流道管I的卡槽20，以便于将流道管I卡入集热翼2中，且流道管I与集热翼2的卡槽20之间紧密相贴。
[0047]具体地，如图2?图11所示，卡槽20呈“U”字形或弧形。本实施例中，集热翼2的横截面呈“ Ω ”形，或者如图14?图23所示，呈由两个或多个“ Ω ”并排连接而成的形状，以应用于S形流道或栅形流道，覆盖了目前主流的集热器板芯流道类型，使此结构具备更广的覆盖性。这样，卡槽20可呈一侧缺口的环形，流道管I与集热翼2具有更大的接触面积，利于进一步提升集热器的集热性能，卡槽20的缺口可略小于流道管I的直径，装配时可将流道管I按压于卡槽20内，流道管I可被初步夹持于集热翼2，便于装配。当然，可以理解地，如图12?图15所示，集热翼2、卡槽20也可以呈其它合适的结构形状，均属于本发明的保护范围。
[0048]具体要求地，集热翼2通过连续激光焊接的方式固定连接于基板3并夹紧于流道管I。集热翼2的表面设置有吸热涂层。具体应用中，可通过连续激光焊接设备进行焊接，如图1中的焊接头4即为过程的示意图，不仅能够实现更高生产效率，焊接后的效果平整，不会损伤正面的吸热涂层。激光焊接的主要优点如下:
[0049](I)可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的变形亦最低；
[0050](2)可降低厚板焊接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用；
[0051](3)不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式焊接制程，机具的耗损及变形接可降至最低；
[0052](4)激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可放置在离工件适当之距离，且可在工件周围的机具或障碍间再导引，其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥；
[0053](5)工件可放置在封闭的空间(经抽真空或内部气体环境在控制下);
[0054](6)激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件；
[0055](7)可焊材质种类范围大，亦可相互接合各种异质材料；
[0056](8)易于以自动化进行高速焊接，亦可以数位或电脑控制；
[0057](9)焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接般易有回熔的困扰；
[0058](10)不受磁场所影响(电弧焊接及电子束焊接则容易)，能精确的对准焊件；
[0059](11)可焊接不同物性(如不同电阻)的两种金属；
[0060](13)若以穿孔式焊接，焊道深一宽比可达10:1或更佳；
[0061](14)可以切换装置将激光束传送至多个工作站。[0062]具体地，如图1?图5所示，基板3可呈平板状等合适形状，流道管I与基板3相贴的一面设置为平面，以提高接触面积，利于进一步提高产品的集热性能。
[0063]具体地，流道管I采用金属材料制成，其截面呈“D”字形或三角形或多边形或开口闭合的“C”字形或开口闭合的“U”字形等合适形状，其设置为平面的一侧与基板3相贴。
[0064]具体应用中，集热翼2和基板3可采用同一种金属材料制成，其焊接后不会产生电化学腐蚀的情况，可靠性高。本实施例中，集热翼2和基板3均采用铝制成，其导热性好且成本低，流道管I采用铜材料制成。当然，可以理解地，流道管1、集热翼2和基板3也可采用其它合适的材料制成。
[0065]具体地，基板3呈平板状，基板3上开设有凹槽，流道管I部分容置于凹槽内，进一步增加了流道管I与基板3的接触面积，利于更进一步地提高产品的集热性能。
[0066]具体地，集热翼2呈条状，多个集热翼2依次相邻设置并覆盖于同一流道管I上。通过将集热翼2设置为窄条状，可使多个集热翼2排列覆盖于同一竖直的流道管I上，集热翼2可通过采用金属板材冲压而成，易于制备且生产效率高。而且，通过设置不同数量的集热翼2，可以适用于不同的长度的流道管1，集热翼2通用性好，利于降低产品的成本。
[0067]具体地，如图1?图5所示，集热翼2包括与流道管I的外侧壁相贴的拱起部21和与基板3相贴的平板部22，平板部22 —体连接于拱起部21，拱起部21可设置有多个，各相邻的拱起部21之间由平板部22连接。
[0068]本发明所提供的太阳能集热器，采用更先进和高效率的工业制造设备:连续激光焊接设备，并结合“ Ω ”或类似形状的集热翼2，包裹着铜或铝制成的流道管1，然后通过设备成型将流道适当挤压，能够保持与附有吸热涂层的集热翼2更多的接触面积，然后采用连续激光焊接的方法在集热翼2两侧进行焊接，最后达到的效果是“ Ω ”或类似形状的集热翼2包裹的流道管I与附有吸热涂层的金属材料完全接触。
[0069]本发明实施例还提供一种上述的太阳能集热器制造方法，包括以下步骤:准备流道管1、基板3和可覆盖于流道管I外侧的集热翼2，将集热翼2套设于流道管I外侧，并将集热翼2通过焊接固定连接于基板3，流道管I固定夹设于集热翼2与基板3之间，流道管I被完全固定且与集热翼2之间固定紧密，热阻小，导热效率高。具体地，集热翼2通过连续激光焊接的方式固定连接于基板3并夹紧于流道管I。这样，流道管I与基板3之间，或流道管I与集热翼2之间均无需通过焊接的方式焊接在一起，流道管I与集热翼2之间均不会产生电化学腐蚀的情况，产品质量可靠、使用寿命长，且加工方便，生产效率高，利于降低生产成本。
[0070]具体应用中，流道管I可采用铜管弯折而成，集热翼2可采用铝板材冲压而成。
[0071]如果是铜和铝这两种不同的金属材料进行直接焊接的话，因为不同材料间会存在电化学腐蚀，由于使用的环境湿度、温度等各种因素会导致电化学腐蚀的速度加快，最终影响成品集热器的质量和使用寿命。而采用本发明的制造方法，铜和铝这两种金属材料并不直接焊接，而金属表面本身会附着氧化层，因此不会出现电化学腐蚀的问题，这样一来不论是集热器的质量和使用寿命都将有所保证。
[0072]具体应用中，连续激光焊接工艺同时出两束光或者三束光在焊接点同时焊接，以提闻效率及广品质量。
[0073]具体地，集热翼2上的卡槽20可呈“ Ω ”形，卡槽20可设置有多个。连续激光焊将“ Ω ”形集热翼2包裹于流道管I外并固定焊接于基板3。
[0074]具体应用中，可以同时在“ Ω ”形卡槽20的两侧焊接，当然，也可以同时实现一根流道管I包裹集热翼2到八根流道管I包裹集热翼2的方案，激光同时出光即可，流道管I的数量及卡槽20的数量可根据实际情况设定。
[0075]具体地，可于卡槽20内侧凸设有凸筋，凸筋沿轴向设置，相应地，在流道管I的外周壁开设沿轴向的凹槽，凹槽与凸筋相匹配。这样，流道管I可以更紧贴于吸热涂层基材，拥有更大的接触面积。
[0076]流道管I两侧成型时设计为不对称的结构，相应地集热翼2设置为与流道管I匹配的结构，与“ Ω ”形的集热翼2相对应且便于固定。
[0077]本发明所提供的太阳能集热器及其制造方法，其最大尺寸可以做到1300mmX3000mm甚至旺铺大，并且由此可以制造众多类的太阳能集热器，而且外观更为平整美观，不会有明显的焊接线，不破坏集热翼2表面的吸热涂层，并且“S”的结构原理在集热器组合的时候没有间距，更能符合建筑的要求。
[0078]本发明实施例所提供的太阳能集热器及其制造方法，突破了现有太阳能集热器系热板芯的加工工艺，采用更简单和高性能的设备:连续激光焊接技术，使生产效率大大提高，提高太阳能集热器的吸热性能，简化制造环节，而同期又节省了材料成本，为产业升级，能够制造更高性价比的太阳能集热产品，让新能源技术更为普及。
[0079]以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种太阳能集热器，包括集热板芯，其特征在于，所述集热板芯包括流道管、集热翼和基板，所述集热翼覆盖于所述流道管并固定连接于所述基板，所述流道管固定夹设于所述集热翼与所述基板之间。
2.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于，所述集热翼具有用于容置所述流道管的卡槽。
3.如权利要求2所述的太阳能集热器，其特征在于，所述集热翼和所述基板采用同一种金属材料制成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的太阳能集热器，其特征在于，所述集热翼通过连续激光焊接的方式固定连接于所述基板并夹紧于所述流道管。
5.如权利要求1至3中任一项所述的太阳能集热器，其特征在于，所述基板呈平板状，所述流道管与所述基板相贴的一面设置为平面。
6.如权利要求4所述的太阳能集热器，其特征在于，所述流道管采用金属材料制成，其截面呈“D”字形或三角形或多边形或开口闭合的“C”字形或开口闭合的“U”字形。
7.如权利要求1至3中任一项所述的太阳能集热器，其特征在于，所述基板呈平板状，所述基板上开设有凹槽，所述流道管部分容置于所述凹槽内。
8.如权利要求1至3中任一项所述的太阳能集热器，其特征在于，所述集热翼呈条状，多个所述集热翼依次相邻设置并覆盖于同一所述流道管上。
9.如权利要求1至3中任一项所述的太阳能集热器，其特征在于，所述集热翼采用金属板材冲压而成，其包括与所述流道管的外侧壁相贴的拱起部和与所述基板相贴的平板部，所述平板部一体连接于所述拱起部。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述的太阳能集热器制造方法，其特征在于，包括以下步骤:准备流道管、基板和可覆盖于流道管外侧的集热翼，将所述集热翼套设于所述流道管外侧，并将所述集热翼固定连接于所述基板，所述集热翼通过连续激光焊接的方式固定连接于所述基板并夹紧于所述流道管。
【文档编号】F24J2/26GK103994590SQ201310052653
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年2月18日 优先权日:2013年2月18日
【发明者】张洪鑫, 高云峰, 赵晓春 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司, 赵晓春