专利名称：太阳能抛物反射面防胀裂双开口真空管集热器的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种太阳能集热器，尤其是关于一种双开口真空管配合抛物反射面组合产生聚光效果大，增加集热效能，且不会堵塞，成本降低，亦可随季节作适当调整的太阳能抛物反射面防胀裂双开口真空管集热器。
请参阅
图1所示，为市面上现今使用中的太阳能真空集热管80，其管子的结构多是上端开口，下端封闭，且具有内、中、外等三管81、82、83，于中间管82外表面涂上一层选择性吸收膜，而中间管82与外管83之间保持足够的距离，然后加以抽真空形成一真空层84后予以封闭；冷水是沿着箭头方向由内管81的一端86引入细小的内管81内部，然后再由内管81的另一端87流出至该内管81与中间管82间的通道85，吸收太阳热能，并经由该通道85回流出集热管80外，最后由一热水出水管88流出外界。然其缺点为当使用于自然循环式时，会累积水垢，若长时间不加以清除，水垢会堵塞细小内管81的出口端87。若用于强制循环式集热系统，则会使系统的冷热水混合，严重降低集热效率。另，由于真空集热管80的内、外管81、83常因材料膨胀系数的不同而容易胀裂。
现今已商业化的抛物反射面真空管集热器，其反射面集中比为32∶1以上，必须追踪阳光，澳洲悉尼大学于最近开发出的抛物反射面真空管集热器，其抛物反射面的集中比为8∶1，可以不必追踪阳光，只要做季节调整即可，但其缺点为不易量产，其铜管与玻璃管间的密合须有昂贵设备，造价较高。
本实用新型的主要目的是利用双开口的真空集热管及镀于内管外表面的选择性吸收膜，使真空管集热器不会堵塞，且聚光效果大，增加集热效能，成本降低。
本实用新型的次一目的是提供一种将双开口真空集热管横置且藉连接管连接串联，使工作流体因连续串联而能达较高温度。
本实用新型的再一目的是提供一种不必追踪阳光，只需随季节作适当调整的太阳能抛物反射面防胀裂双开口真空管集热器。
本实用新型的另一目的是使用塑性材质镀上一层铝作为反射面，以降低生产制造成本的太阳能抛物反射面防胀裂双开口真空管集热器。
本实用新型的又一目的是在内管两端靠近密封适当距离处，具有一向外(或向内)的圆弧凸起，以防止胀裂。
本案的技术手段是利用防胀裂双开口的真空集热管，藉以克服上述传统太阳能真空集热管所衍生的缺点，惟因双开口真空集热管中的工作流体可能因吸热而上浮，且若真空管直立并排彼此串联，会产生增加压降无法顺利循环的问题，因此本案进一步将真空集热管横置且藉连接管串联。本案的真空集热管具有内、外管，该内管的两端均为开口，且分别与一连接管相互连通；而内管外表面镀有一层选择性吸收膜，以增加集热功能，该内管两端各有二向外(或向内)的圆弧凸起以防胀裂，如此方构成整个真空管集热器的架构，聚光效果大，增加集热效能，不会堵塞，成本降低，亦可随季节作适当调整的功能。
为了进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所述附图仅供参考与说明用，而并非用来对本实用新型做任何限制；有关的附图为
图1为现有的太阳能真空集热管的剖面视图；图2为本实用新型的太阳能抛物反射面防胀裂开双口真空管集热顺的立体图；图3为本实用新型的太阳能抛物反射面防胀裂双开口真空管集热器中集热组件的部分剖面视图；图4为本实用新型的太阳能抛物反射面防胀裂双开口真空管集热器的集热组件的另一实施例示意图；图5为本实用新型的太阳能抛物反射面防胀裂双开口真空管集热器的第一实施例剖视图；及图6为本实用新型的太阳能抛物反射面防胀裂双开口真空管集热器的第二实施例剖视图。
请参阅图2所示的本实用新型的太阳能抛物反射面防胀裂双开口真空管集热器的立体图，该真空管集热器包括数个集热组件10、一支架20、一循环管路30、一升降装置40。该数个集热组件10是固定于该支架20上，通常以设置三个左右较恰当。该循环管路30则布满于该数个集热组件10上。其中该循环管路30内有工作流体，可利用泵的驱动装置50作强制循环或利用遇热密度变小而升的自然循环方式循环(对于水而言)。该驱动装置50得以一温差控制器(图中未示)控制在设定温度就作一次强制循环，使工作流体能在该循环管路30内循环不息。该工作流体可为水、空气或热媒油，其中除了水可作自然循环外，其它均作强制循环。该工作流体的流向，如图2所示，该工作流体于完成热交换后，可视阳光强度而选择直接送至一储热装置(图中未示)储存，或送至另一组真空管集热器继续进行热交换。
该支架20的底部是连接一升降装置40。该升降装置40为一导螺杆装置，其为一导螺杆41及与之配合的调整螺帽43，但因它是一现有技术，在此不予赘述其结构。该导螺杆41可连接一驱动装置42，使该导螺杆41可用自动或手动两种方式调整该集热器10的倾斜角度。
请同时参阅图2及图3，该集热组件10是具有一箱体11、一抛物反射面12、一设于该箱体11与该抛物反射面12间的保温层13、一盖合于该箱体11上的透明面盖14及设于该集热组件10上且由该数支真空集热管15及二连接管16、17所连结成的该循环管路30。
该抛物反射面12的材质是属于压射成型热固性材质的预制整体模塑材料(Bulk Molding Compound，简称BMC)，或以聚碳酸酯(PC)加上丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或丁二-苯乙烯共聚物加上抗紫外线剂的材质121来制造，并且于表面蒸镀一层铝122，如此可降低集热组件10的制造成本，且达到相同效果。该抛物反射面12的截面直径与该真空集热管15的内管管径比为10∶1以下，且该真空集热管15的位置须恰置于该抛物反射面12的光反射焦点处。该抛物反射面12可随季节再作光照倾斜角度的变化，而不需象现有技术须有追踪器随时调整光照角度。该透明面盖14的透光率必须良好，材质以耐冲击的强化玻璃为较佳。
该循环管路30可固定于该箱体11上。该循环管路30是由数支真空集热管15及二连接管16、17所构成。该等真空集热管15的数量是对应于该抛物反射面12的数量，并使该真空集热管15恰位于该抛物反射面12的聚光集点上，数量以三至五支/片相对为恰当。
该真空集热管15是两端开口的双开口管件，且具有内、外两管151、152。于该内管151表面涂上一层选择性吸收膜，以增加集热效果，而在该内管151与该外管152之间保持足够的距离，并在抽真空后予以封闭成真空度为10-2torr～10-6torr，使该内、外管151、152的间成为真空状态，并形成为一真空层153，该真空层153并不用以输送工作流体，其功能是在于可提高保温效果及增进热效率。
该二连接管16、17上均具有数支短管161，该短管161可为一玻璃管。该真空集热管15的开口二端是利用硅胶套管(图中未示)与该二连接管16、17的该等短管161相连接。该二连接管16、17的结构是为铝管，外包隔热材，及外覆不锈钢皮。同时由该集热组件10的支架20支撑，可使该真空集热管15的流路尾端略高于其流路前端。这些短管161的管径略大于该真空集热管15的管外径。
这些集热组件10可依温度需要而串联适当数量的真空集热管15。该真空集热器又可依需求扩充数个至数十个。
如图2所示，这些集热组件10是两两以该连接管16、17垂直相连接，如此可避免真空管直立并排彼此垂直串联时工作流体会因吸热后形成蒸气上浮而难以循环。
请参阅图4，该图为本实用新型的太阳能抛物反射面防胀裂双开口真空管集热器的集热组件的另一实施例示意图，循环管路30是以这些集热组件10及这些连接管16直接串联而成，该集热组件10则包括数支真空集热管15与该连接管16串联而成。前述该等连接管16与该等集热组件10或真空集热管15的套合处均用一管束18束紧以防泄漏。
图5、6分别为本实用新型的太阳能抛物反射面防胀裂双开口真空管集热器的第一实施例及第二实施例的剖视图，在该内管151的两端，距密封适当距离处，向外或向内有圆弧凸起的弯曲部61c，当选择性吸收膜9为高性能，真空度高，导致该内、外管151、152温差大时，得有膨胀空间而不致胀裂。
该内管151在近两端处形成圆弧凸起的弯曲部61c，是因使用期间该内、外管151、152温差巨大时，(一般外管约50℃，而内管约250～300℃)，该内管151在纵长方向的膨胀可藉由该弯曲部61c扩张变形予以吸收，避免该真空集热管15因该内管151增长而胀裂。并由于该弯曲部61c的设置，故工作流体流经该弯曲部61c的位置时，可产生乱流从而增加热传效果。
综上所述，本实用新型可解决单开口真空集热管中铜与玻璃密封的高难度技术与昂贵造价的问题，降低成本，且因双开口不会堵塞。其抛物反射面聚光效果大，又因易量产而再一次降低成本，亦可随季节作适当调整的功能，实符合专利要件，故依法提出申请。
权利要求1.一种太阳能抛物反射面双开口真空管集热器，其特征在于包括一支架；一循环管路，其内装有工作流体，该循环管路是由数支真空集热管及两支连接管所构成，该真空集热管是为两端开口的双开口，且其具有内、外两管，于该内管外表面镀上一层选择性吸收膜，以增加集热效果，且在该内管与该外管的封闭空间内抽真空而成为真空状态；该内管两端靠近密封的适当距离处，设有一向内或向外圆弧凸起的弯曲部；该真空集热管与该连接管垂直连接，可避免工作流体会因吸热后上浮而无法循环；布满该循环管路的数个集热组件，是固定于该支架上，其具有一箱体、一抛物反射面、一盖合于该箱体上的透明面盖及设于该集热组件上且由该数支真空集热管及两支连接管连结成的该循环管路；及一升降装置，是连接于该支架下，可驱动该真空管集热器随季节不同作不同的光照倾斜角度。
2.如权利要求1所述的太阳能抛物反射面双开口真空管集热器，其特征在于，该循环管路内的工作流体为水，则可利用遇热上升的自然方式循环。
3.如权利要求1所述的太阳能抛物反射面双开口真空管集热器，其特征在于，该循环管路内的工作流体，得以一驱动装置作强制循环，该驱动装置以一温差控制器控制在到达设定温度就作一次强制循环。
4.如权利要求1所述的太阳能抛物反射面双开口真空管集热器，其特征在于，该工作流体可为水、空气、热媒油，三者均可用于强制循环式。
5.如权利要求1所述的太阳能抛物反射面双开口真空管集热器，其特征在于，该工作流体于完成热交换后，送至一储热装置。
6.如权利要求1所述的太阳能抛物反射面双开口真空管集热器，其特征在于，该真空集热管的数量是对应于该抛物反射面的数量，并使该真空集热管恰位于该抛物反射面的聚光集点上，数量以三至五支/片相对为恰当。
7.如权利要求1所述的太阳能抛物反射面双开口真空管集热器，其特征在于，该集热器由所述支架支撑，可使该真空集热管的流路尾端略高于其流路前端。
8.如权利要求1所述的太阳能抛物反射面双开口真空管集热器，其特征在于，该抛物反射面的材质用从属于压射成型热固性材质的预制整体模塑材料(BMC)或聚碳酸酯(PC)加上丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或丁二烯-苯乙烯共聚物加上抗紫外线剂的材质中选取一种而制成的。
9.如权利要求1所述的太阳能抛物反射面双开口真空管集热器，其特征在于，该升降装置是一导螺杆装置，其具有一导螺杆及与之配合的调整螺帽，该导螺杆可连接一驱动装置，使该导螺杆可用自动、手动二方式调整该集热器的倾斜角度。
10.如权利要求1所述的太阳能抛物反射面双开口真空管集热器，其特征在于，该连接管上均具有数支短管，该真空集热管的开口二端与该二连接管上的该等短管相连接，且该真空集热管以横置的方式连接在呈垂直状的该二连接管间，可避免工作流体因吸热后上浮而无法循环。
11.如权利要求1所述的太阳能抛物反射面双开口真空管集热器，其特征在于，该抛物反射面的截面直径与该真空集热管的内管管径比为10∶1以下，且该真空集热管的位置须恰置于该抛物反射面的光反射焦点处，其中该抛物反射面的表面蒸镀有一层铝。
12.如权利要求1所述的太阳能抛物反射面双开口真空管集热器，其特征在于，该循环管路是以该等集热组件及该连接管直接串联而成，该集热组件则包括数支真空集热管与该连接管串联而成。
13.如权利要求12所述的太阳能抛物反射面双开口真空管集热器，其特征在于，该前述该等连接管与该等集热组件或真空集热管的套合处均用一管束束紧以防泄漏。
专利摘要一种太阳能抛物反射面防胀裂双开口真空管集热器，是以内装有工作流体的循环管路集热，且循环管路的防胀裂双开口真空集热管以横置的方式藉连接管串联在一起，以降低工作流体因吸热上浮所造成的压降；在内管两端靠近密封适当距离处，具有一向外(或向内)的圆弧凸起，可防胀裂，且因为它是双开口，故不会堵塞，又抛物反射面聚光效果大，增加集热效能，较传统式单开口真空管集热器的成本低，亦可随季节作适当调整，做不同的光照倾斜角度。
文档编号F24J2/14GK2238999SQ9521172
公开日1996年10月30日 申请日期1995年5月18日 优先权日1995年5月18日
发明者黄信雄, 李友富 申请人:财团法人工业技术研究院