专利名称：非金属热管—真空管太阳能集热器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热管——真空管太阳能集热器件，特别是一种非金属热管——真空管太阳能集热器件，它适合于利用太阳能来作为能源，在提供热水、开水、空调、制冷、制冰、采暖、于燥、太阳房、抽水、发电和海水淡化等领域内，用作全天候收集太阳能的集热元器件。
现有的热管式真空集热管是由玻璃明管与外表面涂复光谱光选择性吸收涂层的金属热管之间加热封接并抽真空而构成，由于玻璃明管和制作热管用的金属管壳其膨胀系数不同，因而两者之间加热封接，其加工难度大、容易炸裂、合格率低、造价高，从而使该项技术及其产品在太阳能利用的各个领域中还不能广泛推广使用。
本发明经检索和市场调查，至今未发现国内外有同样技术特征的非金属热管——真空管太阳能集热器件的技术及其产品，而可供参考的资料有(1)桑普牌热管式真空集热管产品说明书，它是由联合国开发署和德国科技部资助，由北京太阳能研究所与德国合作研制成功的一种金属热管式真空集热管，每支售价230元。
(2)太阳能热利用——全玻璃真空管热水器讲义，第四章第4-3项，介绍了日本、英国、荷兰等国的金属热管式真空集热管。
本发明的任务是要提供一种廉价的非金属热管——真空管太阳能集热器件，其目的在于先分别加工非金属热管和全玻璃真空管，再将它们组装成为非金属热管——真空管太阳能集热器件，使之加工容易、合格率高、造价低、传热快、热效率高，从而有利于在太阳能利用的各个领域中大面积广泛地推广利用。
本发明是这样实现的将外表面涂复光谱选择性吸收涂层及高反射性底层的非金属热管插入全玻璃真空管内而组合成非金属热管——真空管太阳能集热器件，或者是将外表不涂复光谱选择性吸收涂层及高反射性底层的非金属热管插入全玻璃真空集热管内而组合成非金属热管——真空管太阳能集热器件。
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述
图1是外表面涂复光谱选择性吸收涂层的非金属热管与单口式全玻璃真空管组合成的非金属热管——真空管太阳能集热器件纵向剖视图。
图2是外表面不涂复光谱选择性吸收涂层的非金属热管与单口式全玻璃真空集热管组合成的非金属热管——真空管太阳能集热器件纵向剖视图。
图3是外表面涂复光谱选择性吸收涂层的非金属热管与直通式全玻璃真空管组合成的非金属热管——真空管太阳能集热器件纵向剖视图。
图4是外表面不涂复光谱选择性吸收涂层的非金属热管与直通式金玻璃真空集热管组合成的非金属热管——真空管太阳能集热器件纵向剖视图。
图5是沿图4中NN线横向剖视图。
图6是单口式全玻璃真空集热管纵向剖视图。
图7是直通式全玻璃真空集热管纵向剖视图。
这种非金属热管——真空管太阳能集热器件是由外表面涂复光谱选择性吸收涂层及高反射性底层[4]的非金属热管[16]通过上支承[5]和下支承[1]安装于内、外玻璃明管之间抽真空的全玻璃真空管[3]内，用可拆装的连接组件[11]密封隔热在并连接成一完整的器件而构成，或者是它由外表面不涂复光谱选择性吸收涂层及高反射性底层的非金属热管[16]通过上支承[5]和下支承[1]安装于全玻璃真空集热管[3′]内，在非金属热管[16]与真空集热管[3′]之间装有导热介质[2]，再用可拆装的连接组件[11]密封隔热并连接成一完整的器件而构成。
其非金属热管[16]是由外表面不涂复或涂复光谱选择性吸收涂层及高反射性底层[4]的非金属管壳[17]两端封闭，封闭前在非金属管壳[17]的内腔不装或装有管芯[18]，并在抽真空后充装适量的工质[19]或用煮沸法充装适量的工质[19]。
所谓充装适量的工质[19]，是指它与工质[19]的材料成分及其物理化学性能有关，与非金属热管[16]的内腔直径、长度和管壁厚有关，可以通过实验及优选法分别确定各种条件下工质[19]的最佳用量。
其工质[19]既可以是液体、(例如蒸馏水、甲醇、乙醇)或溶液、(例如盐水)或混合液体、(例如酒精加蒸馏水)。
其非金属热管[16]的管壳[17]是用非金属材料〔例如北京特硬(BJ-JY)玻璃、派力克司(Pyrex)玻璃、硼硅玻璃、石灰玻璃、石英玻璃、有机玻璃、塑料、尼龙、玻璃钢、橡胶、或硅橡胶等〕制成。
其非金属热管[16]既可以不带翼片，也可以带有金属或非金属翼片[21]。
对于不带翼片的非金属热管[16A]其上支承[5]采用橡胶支承圈[5A]，下支承[1]采用橡胶支承套[1A]，而对带翼片[21]的非金属热管[16B]其上支承[5]采用园片支架[5B]，下支承[1]也采用园片支架[5B]。
其非金属热管[16]的冷凝段可以不带或带有金属或非金属翅片[20]。
其导热介质[2]可以是液态、膏状、油脂状或粉末状的导热物质，例如导热油等。
其管芯[18]可以是由金属丝网制成的吸液管芯或是由海棉状多孔非金属材料制成的吸液芯，也可以是由耐腐蚀材料制成的芯柱或两端封闭的空心管。
这种可拆装的连接组件[11]是由连接套[14]，卡箍[6]、卡箍[13]、垫圈[7]、螺钉[8]，螺母[9]和石棉衬[12]组成，通过连接套/[14]，其一端与全玻璃真空管[3]或全玻璃真空集热管[3′]的口部连接，用卡箍[6]适当卡紧，并用螺钉[8]与螺母[9]紧固，另一端套在非金属热管[16]上，也用卡箍[13]适当卡紧，在连接套[14]内腔并装有密封保温塞子[15]。
其连接套[14]是由耐老化、耐高温、富有弹性的橡胶或硅橡胶制成，在两端连接部位带有锥度，并且在凸缘上开有园槽[10]，用以与太阳能热水器水箱上的孔、太阳能集连管上的孔或非金属热管——真空管太阳能集热器件支座上的孔密封连接。
其真空管[3]或[3′]既可以采用单口式全玻璃真空管[3A]或单口式全玻璃真空集热管[3′A]，亦可采用直通式全玻璃真空管[3B]或直通式全玻璃真空集热管[3′B]。
而全玻璃真空集热管[3′]是由外表面涂复光谱选择性吸收涂层及高反射性底层[4]的内玻璃管[23]通过带消气剂[29]的弹性支架[28]及簧片[26]支承在外玻璃明管[24]内，且内、外玻璃管[23]与[24]烧熔封接，使其夹层[25]封闭，并通过排气咀[22]将夹层[25]抽真空，使其真空度≤5×10-3pa，然后将排气咀[22]烧熔封闭，从而先加工成全玻璃真空集热管[3′]。
而全玻璃真空集热管[3′]又可分为单口式全玻璃真空集热管[3′A]和直通式全玻璃真空集热管[3′B]，单口式全玻璃真空集热管[3′A]其特征是内、外玻璃管[23A]与[24A]两者的下端各个烧熔封底，并吹成剖面为半园形球底，而两者的上端口部之间烧熔封接，使其夹层[25A]封闭；而直通式全玻璃真空集热管[3′B]其特征是将内、外玻璃管[23B]与[24B]两者的上、下端口部各个对应烧熔封接，使其夹层[25B]封闭。
而单口式全玻璃真空管[3A]与单口式全玻璃真空集热管[3′A]的结构基本相同，不同点仅是内玻璃管[23A]不涂复光谱选择性吸收涂层及高反射性底层。
而直通式全玻璃真空管[3B]与直通式全玻璃真空集热管[3′B]的结构基本相同，不同点仅是内玻璃管[23B]不涂复光谱选择性吸收涂层及高反射性底层。
这种全玻璃真空集热管[3′]其内玻璃管[23]或非金属热管[16]及翼片[21]三者的外表面所涂复的光谱选择性吸收涂层及高反射性底层[4]可以是真空蒸发沉积型、磁控溅射型、化学转换与电化学沉积型、化学蒸发沉积型、涂刷型或熔烧型的光谱选择性吸收涂层及高反射性底层。
本发明与国内外现有真空集热管技术比较1.在制造、安装和使用过程中若仅真空管有损坏，则非金属热管与全玻璃真空管组合的非金属热管——真空管太阳能集热器件比非金属热管与全玻璃真空集热管组合的非金属热管——真空管太阳能集热器件的损失小，因光谱选择性吸收涂层及高反射性底层涂复在非金属热管的外表面上。
2.非金属热管——真空管太日能集热器件比全玻璃真空集热管传热快、并具有单向性传热、热效率高、它所加热的水全部能用上，即使在零下50℃下集热管也不会冻裂，因非金属热管选用的工质其冷凝温度可低于-50℃。
3.非金属热管——真空管太阳能集热器件比国内外现有热管式真空集热管造价大幅度降低。
权利要求
1.一种非金属热管——真空管太阳能集热器件，其特征是它由外表面涂复光谱选择性吸收涂层及高反射性底层[4]的非金属热管[16]通过上支承[5]和下支承[1]安装于内、外玻璃明管之间抽真空的全玻璃真空管[3]内，用可拆装的连接组件[11]密封隔热并连接成一完整的器件而构成，或者是它由外表面不涂复光谱选择性吸收涂层及高反射性底层的非金属热管[16]通过上支承[5]和下支承[1]安装于全玻璃真空集热管[3′]内，在非金属热管[16]与真空集热管[3′]之间装有导热介质[2]，再用可拆装的连接组件[11]密封隔热并连接成一完整的器件而构成。
2.根据权利要求1所规定的太阳能集热器件，其特征是非金属热管[16]是由外表面不涂复或涂复光谱选择性吸收涂层及高反射性底层[4]的非金属管壳[17]两端封闭，封闭前在非金属管壳[17]的内腔不装或装有管芯[18]，并在抽真空后充装适量的工质[19]或用煮沸法充装适量的工质[19]。
3.根据权利要求2所规定的太阳能集热器件，其特征是非金属热管[16]的管壳[17]是用非金属材料制成。
4.根据权利要求2所规定的太阳能集热器件，其特征是管芯[18]，可以是由金属丝网制成的吸液管芯，或是由海棉状多孔非金属材料制成的吸液管芯，也可以是由耐腐蚀材料制成的芯柱或两端封闭的空心管。
5.根据权利要求1所规定的太阳能集热器件，其特征是非金属热管[16]既可以不带翼片，也可以带有金属或非金属翼片[21]。
6.根据权利要求1和5所规定的太阳能集热器件，其特征是对不带翼片的非金属热管[16A]其上支承[5]采用橡胶支承圈[5A]，下支承[1]采用橡胶支承套[1A]，对带翼片[21]的非金属热管[16B]其上支承[5]采用园片支架[5B]，下支承[1]也采用园片支架[5B]。
7.根据权利要求1所规定的太阳能集热器件，其特征是真空管[3]或[3′]，既可以采用单口式全玻璃真空管[3A]或单口式全玻璃真空集热管[3′A]，亦可采用直通式全玻璃真空管[3B]或直通式全玻璃真空集热管[3′B]。
8.根据权利要求1和7所规定的太阳能集热器件，其特征是全玻璃真空集热管[3′]的内玻璃管[23]或与全玻璃真空管[3]组装的非金属热管[16]及翼片[21]三者的外表面所涂复的光谱选择性吸收涂层及高反射性底层[4]可以是真空蒸发沉积型、磁控溅射型、化学转换与电化学沉积型、化学蒸发沉积型、涂刷型或熔烧型的光谱选择性吸收涂层及高反射性底层。
9.根据权利要求1所规定的太阳能集热器件，其特征是可拆装的连接组件[11]是由连接套[14]、卡箍[6]、卡箍[13]、垫圈[7]，螺钉[8]，螺母[9]和石棉衬[12]组成，通过连接套[14]，其一端与全玻璃真空管[3]或全玻璃真空集热管[3′]的口部连接，用卡箍[6]适当卡紧，另一端套在非金属热管[16]上，也用卡箍[13]适当卡紧，在连接套[14]内腔并装有密封保温塞子[15]。
10.根据权利要求9所规定的太阳能集热器件，其特征是连接套[14]是由耐老化、耐高温、富有弹性的橡胶或硅橡胶制成，在两端连接部位带有锥度，并且在凸缘上开有园糟[10]。
全文摘要
本发明公开了一种非金属热管—真空管太阳能集热器件，适合于利用太阳能作为能源，对提供热水、开水、采暖、干燥、太阳房、空调、制冰、抽水、发电和海水淡化等领域，可用作全天候收集太阳能的集热元器件。它由外表面不涂覆或涂覆光谱选择性吸收涂层的非金属热管分别与全玻璃真空集热管或全玻璃真空明管组合成非金属热管—真空管太阳能集热器件。其优点不仅真空绝热保温，而且传热快具有单向性传热，热效率高，造价大幅度降低。
文档编号F24J2/32GK1130748SQ95102510
公开日1996年9月11日 申请日期1995年3月9日 优先权日1995年3月9日
发明者罗鸣 申请人:罗鸣