专利名称：太阳集热器流道管式联汇结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能利用技术，尤其是一种太阳集热器流道管式联汇结构技术。
发明背景太阳集热器为了取得较好的工作灵敏度与热效率通常采用金属流道直管结构，如中国专利CN2473549Y“一种主动循环分体式太阳能热水器”采用了双流道联汇管与导热管进行焊接(见图1A、图1B)，其中，进水管1和热水管2分别并联于进水集管3和出水集管4上，这种真空管内走水的双流道联汇管与导热管的焊接连接容易，导热管在真空管5内的安装也容易，但是，所组成的太阳集能系统不能抗冻，因此，就出现了改进的以U型导热管为排管的双流道联汇管结构，其U型管上带有金属翅片，构成金属翅片式管板传热芯条，其翅片工作表面上经涂镀选择性吸收镀层等用于进行光热转换(参见“太阳能”杂志2002年第6期A11页)，U型管分别与双流道联汇管经焊接等连接形成联汇结构，这种联汇结构用于真空管式或平板式太阳集热器时传热介质可采用抗冻液，因而，具有一定工作温度下的非结构性抗冻能力。
如图2A所示，由于采用了平板翅片1与U型导热管2的组合，金属翅片式管板传热芯条的翅片工作表面经过选择性吸收镀层处理后，可以相互间排接成一个采光吸热的非连续工作平面，因此，背向安装的U型导热管为了与双流道联汇管进行焊接连接(图2B)就必须进行弯管处理，且双流道联汇管也必须呈左右分列布置，以便于同U型管的两个包括弯管后的管口端进行通常的相交焊接连接，由此产生的问题是(1)按U型管的一或两个管口端先作弯管处理后作焊接连接，这样，焊接时两者相对位置的准确性要求很高，尤其是一般标准真空集热管的长度都在1.5米以上，金属翅片式管板传热芯条预先已经封入管内安装，焊接操作难度较大，稍有偏差易对焊接的密封质量产生不良影响；(2)按U型管的一或两个管口端采用先焊接后弯管处理，这样，焊接中的难度降低了，但焊后弯管处理时难以夹持，且极易使薄壁管焊接处受力产生应力损伤或焊缝开裂，因此，U型管的两个管口端无论是弯后焊接或是焊后弯管均不利于导热管与联汇管间的焊接加工与焊接密封连接质量；(3)采用U型管与吸热翅片连接时通常都会产生额外的材料热容，如翅片多余的材料厚度，且板管间用高频等直接焊接(单线焊缝接触)的传热条件也较差，会导致集热效率下降；(4)通常按上述方法加工，双流道集管或联汇管间最适于并列设置(如图1B和图2B所示)，这样集热器的整体厚度就变得较大，影响产品的安装适应性与外观；(5)U型管与联汇管为金属管，不具备结构上的抗冻性，且抗冻液成本较高。
对于金属翅片式管板传热芯条包括吸热翅片是二维吸热翅片板或三维吸热翅片体，如类似于中国专利ZL02264999.9中公开的三维翅片结构时，按现有技术采用金属流道式U型导热管就必须进行弯管处理，因此，不利于提高产品质量和生产效率，有必要进行彻底的改变。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供太阳集热器流道管式联汇结构，使得金属翅片式管板传热芯条的导热管或金属流道直管可以不经弯管处理与双流道管直接相连，避免产生加工不便与密封质量问题；同时，便于采用超声波等精细焊接方法将金属流道直管与三维吸热翅片连接构成三维吸热翅片体太阳集能器传热芯条；且在便于联汇结构制造加工的前提下，使太阳集能器不丧失结构性抗冻能力。
本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型采用太阳集热器流道管式联汇结构，包括多个金属流道排管、传热介质、两个相互平行的进出水联汇管，金属流道直管与进出水联汇管流道相连接，其特征在于还包括内置流道管，内置流道管上带有弹性胶管，内置流道管设置在金属流道直管中，内置流道管穿通下进出水联汇管管壁经上、下联汇管间的连接管与上进出水联汇管流道相连接，上、下进出水联汇管间流道相阻隔。所述的内置流道管的两端均不封闭，所述的金属流道直管与进出水联汇管连接相反的那一端可封闭或可不封闭。所述的金属流道直管与进出水联汇管连接相反的那一端上可接有封闭的弹性塑胶管。所述的内置流道管可采用金属、或塑胶、或是其组合。所述的两相互平行的进出水联汇管可分别采用金属或塑胶材料。所述的金属流道直管与下进出水联汇管流道相连时的连接是热熔镶接、粘接或是可拆卸的包括螺纹连接的机械连接。所述的进出水联汇管可是一体制成或是多个单元体经相互连接而制成。所述的内置流道管与上进出水联汇管流道相连接可以是机械相连接、或是热熔或粘接相连接。所述的内置流道管在金属流道直管中的设置可经定位支架定位。所述的联汇结构内的传热介质可是水、抗冻液、导热油、高分子流体或是相变传热介质。
本实用新型的优点是内置流道管设置在金属流道直管中，两者分别与上、下叠加设置的进出水联汇管流道相连接，避免了U型管与双流道管连接中的碰撞而必须采用的导热管弯管处理，解决了加工难度大、联汇密封连接质量差的问题，易于实现金属翅片式管板传热芯条的金属流道直管与双流道管的焊接或机械连接，有利于降低综合成本与提高生产工效；同时，采用单根金属流道直管有利于与翅片直接进行超声波等精细焊接热连接前道加工，构成金属翅片式管板传热芯条型的三维吸热翅片体传热芯条结构，并使太阳集能器的焊接传热连接条件得到明显的提高；并且由于内置流道管上带有弹性胶管，使太阳集能器具备结构性抗冻能力；此外，由于两根进出水联汇管呈上下叠加设置，有利于太阳集能器的整体厚度减小、产品外观与安装适应性程度得到提高。
图1A、图1B是采用了双流道联汇管与导热管进行焊接连接的双金属流道直管联汇结构图2A、图2B是双流道联汇管与U型导热管经弯管进行焊接连接的双金属流道直管联汇结构图3是本实用新型实施例之一的金属流道直管及内置流道管与上下联汇管间连接的结构示意图；图4是本实用新型实施例的金属流道直管与下进出水联汇管密封连接的结构示意图。
具体实施方式
按图3所示，本实用新型的太阳集热器流道管式联汇结构实施例之一是由太阳集能器的多个排管式金属流道直管1；金属吸热翅片2；相互平行的上进出水联汇管3；下进出水联汇管4；内置流道管5，弹性胶管6等组成。平板吸热翅片与金属流道直管经焊接等相连组成金属翅片式管板传热芯条；金属流道直管1与下进出水联汇管4流道相连接；金属流道直管中内置流道管5，内置流道管上带有弹性胶管6，内置流道管设置在金属流道直管中，一端通过一定位支架7定位，另一端穿通下进出水联汇管管壁后经上、下联汇管间的连接管端与上进出水联汇管3流道相连接固定。内置流道管可采用金属、或塑胶、或是其组合，管的两端均不封闭。内置流道管与上进出水联汇管流道相连接固定可经机械相连接、或是经热熔或粘接相连接，连接后的效果是使上、下进出水联汇管间流道产生相阻隔。
这种双流道管联汇结构用于同玻璃(包括真空玻璃)集热管相配套时，金属流道直管与进出水联汇管连接的相反的那一端可封闭或可不封闭，玻璃(包括真空玻璃)集热管可以是单玻管或是真空双玻管，封闭则玻璃(包括真空玻璃)集热管内不走液体，不封闭则金属流道直管上不带金属吸热翅片，同普通的真空集热管一样管内走液体。此外，所述的封闭也包括在金属流道直管管口上接有一端封闭的弹性塑胶管。
金属流道直管与下进出水联汇管流道相连时的连接可是固定连接如热熔镶接、粘接如图3所示、或是可拆卸的机械连接如螺纹等连接。采用金属流道直管与下进出水联汇管流道相连处可拆卸，其机械螺纹密封结构是采用弹性胶圈压封式的密封结构如图4所示，与进出水联汇管流道相通的金属流道直管连接口上可带有管口翻边8，管口翻边下可置有如“O”型密封圈9，机械螺纹压环10的密封处可经聚四氟乙烯塑料软膜镶嵌与外涂油漆密封层11进行二道密封保护。
两相互平行的进出水联汇管可分别采用金属或塑胶材料制成；联汇管可是一体制成、或是由如图3所示的多个单元体经相互间再连接而制成。
所述的联汇结构内使用的传热介质可是水、抗冻液、导热油、高分子流体或是相变传热介质等。
循环顺序冷水经上进水联汇管向下流入，通过内置流道管的底部后向上，经金属流道直管与内置流道管的夹层加热上升，再经下出水联汇管流出。
除了与实施例之一相同的组成与连接外，本实用新型太阳集热器流道管式联汇结构实施例之二的金属翅片式管板传热芯条包括经传热连接条带及采用超声波焊接等精细焊接方法相连接的吸热翅片与金属流道直管，其中，吸热翅片是包括平面或曲面在内的二维吸热翅片板、或是三维吸热翅片体，如类似于中国专利ZL02264999.9中公开的三维翅片结构，翅片面上带有太阳选择性吸收涂层以便更好地吸收反射辐射。
除此之外，上述翅片面上还可安装有太阳能电池如包括硅晶太阳能电池、非晶太阳能电池等各种不同类型的太阳能电池，其非太阳能电池安装的翅片面上可带有太阳选择性吸收涂层用作吸收反射辐射。
虽然，在此没有给出实施例之二的结构示意图，但是根据文字说明与现有的公开资料不难理解实施例之二的结构设置。
上述实施例的联汇结构工作原理太阳照射或反射到吸热面上加热时，冷水经上进水联汇管从中间的内置流道管中下降，通过底部后沿金属流道直管内周边加热而上升，再经下出水联汇管流出，形成热虹吸循环，也可采用循环泵加速集热过程。
抗冻机理与金属吸热翅片连接的金属流道直管内圆周边上的温度低于内置流道管中间的温度，所以外层液体先冻结，将液体经管底从内置流道管中向上挤出，并且，由于内外管夹层间的液体容积截面积较小，液体冻结时单位面积所受的膨胀拉应力也较小，此外，内置流道管可采用塑胶管，且管外套有弹性胶管，对内、外管间的热量传递起隔热作用和对夹层液体体积膨胀起吸收作用，可防止液体静止时金属流道直管的胀裂；当内置流道管内的液体结冻时，由于其管外的液体已冻结，形成对内置流道管内液体冻结时体积膨胀的刚性平衡力，可防止金属流道直管与内置流道管的胀裂，因而这种联汇结构的集热器具备结构性抗冻能力。
权利要求1.太阳集热器流道管式联汇结构，包括多个金属流道排管、传热介质、两个相互平行的进出水联汇管，金属流道直管与进出水联汇管流道相连接，其特征在于还包括内置流道管，内置流道管上带有弹性塑胶管，内置流道管设置在金属流道直管中，内置流道管穿通下进出水联汇管管壁经上、下联汇管间的连接管与上进出水联汇管流道相连接，上、下进出水联汇管间流道相阻隔。
2.根据权利要求1所述的太阳集热器流道管式联汇结构，其特征在于所述的内置流道管的两端均畅通，所述的金属流道直管与进出水联汇管连接相反的那一端还可设置成封闭。
3.根据权利要求1所述的太阳集热器流道管式联汇结构，其特征在于所述的金属流道直管与进出水联汇管连接相反的那一端上可接有封闭的弹性塑胶管。
4.根据权利要求1所述的太阳集热器流道管式联汇结构，其特征在于所述的内置流道管可采用金属、或塑胶、或是其组合。
5.根据权利要求1所述的太阳集热器流道管式联汇结构，其特征在于所述的两相互平行的进出水联汇管可分别采用金属或塑胶材料。
6根据权利要求1所述的太阳集热器流道管式联汇结构，其特征在于所述的金属流道直管与下进出水联汇管流道相连的连接是热熔镶接、粘接或是可拆卸的包括螺纹连接的机械连接。
7根据权利要求1所述的太阳集热器流道管式联汇结构，其特征在于所述的进出水联汇管可是一体制成或是多个单元体经相互连接而制成。
8根据权利要求1所述的太阳集热器流道管式联汇结构，其特征在于所述的内置流道管与上进出水联汇管流道相连接可以是机械相连接、或是热熔或粘接相连接。
9根据权利要求1所述的太阳集热器流道管式联汇结构，其特征在于所述的内置流道管设置在金属流道直管中是经定位支架而设置在金属流道直管中。
10根据权利要求1所述的太阳集热器流道管式联汇结构，其特征在于所述的联汇结构内的传热介质可是水、抗冻液、导热油、高分子流体或是相变传热介质。
专利摘要本实用新型采用太阳集热器流道管式联汇结构，包括金属流道直管、传热介质、两相互平行的进出水联汇管，金属流道直管与一进出水联汇管流道相连，其特征在于还包括一内置流道管，内置流道管设置在金属流道直管中穿过下进出水联汇管管壁与上进出水联汇管流道相连，金属流道直管与下进出水联汇管流道经上下联汇管间的流道隔绝的连接管相连。本实用新型采用太阳集热器流道管式联汇结构，包括金属流道直管、传热介质、两相互平行的进出水联汇管，金属流道直管与一进出水联汇管流道相连，其特征在于还包括一内置流道管，内置流道管设置在金属流道直管中穿过下进出水联汇管管壁与上进出水联汇管流道相连，金属流道直管与下进出水联汇管流道经上下联汇管间的流道隔绝的连接管相连。
文档编号F24J2/46GK2771747SQ20042010748
公开日2006年4月12日 申请日期2004年10月22日 优先权日2004年10月22日
发明者潘戈 申请人:潘戈