CN101886847A - 中高温太阳能集热管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中高温太阳能集热管，包括一个玻璃内管和套装在玻璃内管上的玻璃外管，玻璃内管和玻璃外管之间设有真空腔室，其特征在于：所述的玻璃内管外表面上由内向外依次设置红外反射层、选择性吸收层、内减反层和外减反层；所述的选择性吸收层是包含有镍铬铝金属团簇的复合金属陶瓷层；所述的内减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层；所述的外减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层。所述涂层呈深墨绿色。本发明的太阳能集热管对太阳光谱的全色吸收率α≥94％，总发射率ε≤5％，可常年在高于400℃的温度下使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种中高温太阳能集热管，该太阳能集热管带有复合金属陶瓷层和双减反层。
背景技术
现有的太阳能集热管可分为低温和中高温两种，市场上的大部分商品化的太阳能集热管用的吸收涂层多为低温型产品，其涂层结构是：以铜或铝为反射层、以在氮化铝中包埋铝金属团簇的复合金属陶瓷薄膜作为吸收层、以氮化铝薄膜作为减反射层。由于铝的熔点较低，其金属团簇在稍高温度条件下有均匀化的倾向，从而失去对太阳能选择性吸收的能力，因此一般只能在150摄氏度以下使用。为了解决上述问题，中国专利200420115684.1公开了一种新的涂层，该太阳能集热管在基体上依次层叠的太阳能选择性吸收涂层组成，该太阳能选择性吸收涂层由铝或铜反射层、包埋难熔钛合金金属团簇的氮化钛复合金属陶瓷层及氮化铝或氮化钛减反射层组成，采用磁控溅射工艺逐层涂复在做为涂层基体的玻璃内管上。该实用新型的涂层具有对太阳光谱优异的选择吸收特性，热稳定性好，对太阳光谱的全色吸收率≥94％；黑体总发射率≤6％；变色温度大于300℃。但是该涂层选择的金属材料是稀有贵重金属，限制了高性能的中高温型太阳能集热管的推广使用。因此，有必要提供一种新型的太阳能集热管以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中高温太阳能集热管，该太阳能集热管的玻璃内管外表面上设置红外反射层、复合金属陶瓷层、双减反层；具有较高的吸收率和较低的发射率及耐高温能力。
本发明的目的是由下述技术方案实现的：一种中高温太阳能集热管，包括一个玻璃内管和套装在玻璃内管上的玻璃外管，玻璃内管和玻璃外管之间设有真空腔室，所述的玻璃内管外表面上由内向外依次设置红外反射层、选择性吸收层、内减反层和外减反层；所述的选择性吸收层是包含有镍铬铝金属团簇的复合金属陶瓷层；所述的内减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层；所述的外减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层。
本发明与已有技术相比具有如下优点：
1、由于本发明的选择性吸收层采用镍铬合金靶制备，采用价格低廉的铝、镍、铬合金+氮、氧来形成复合金属陶瓷薄膜，该复合金属陶瓷层对太阳能的吸收有极好的效果，有优异的耐高温能力。
2、由于本发明的集热管设置了内减反层和外减反层，双减反层对太阳光谱有极低的发射比性能。
3、本发明的太阳能集热管对太阳光谱的全色吸收率为92-95％，总发射率为≤5％，涂层抗老化，热性能稳定，可在高于400℃的温度下使用。
4、本发明中的集热管涂层可以采用常规的磁控溅射工艺实现，便于产品的规模化生产及推广。
附图说明
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图 (剖视图)
图2是本发明的玻璃内管结构示意图
具体实施方式
实施例一：
参见图1，本发明的太阳能集热管，包括一个玻璃内管2和套装在玻璃内管上的玻璃外管1，玻璃内管和玻璃外管之间设有真空腔室3，玻璃内管和玻璃外管可以采用同轴方式设置。参见图2，(图2是图1的横截面剖视图，仅显示玻璃内管及涂层结构，不显示玻璃外管)所述的玻璃内管外表面上由内向外依次设置红外反射层4、选择性吸收层5、内减反层6和外减反层7；所述的选择性吸收层是包含有镍铬铝金属团簇的复合金属陶瓷层；所述的内减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层；所述的外减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层。
在本实施例中，红外反射层、选择性吸收层、内减反层和外减反层是使用磁控溅射设备采用磁控溅射方法在玻璃内管外表面上沉积形成的；所述的由内向外依次设置是指四个涂层由内向外逐层覆盖设置。所述的磁控溅射设备是已有技术中的设备。还可以参照中国专利200610083743.5公开的太阳能集热管真空磁控溅射连续镀膜线系统。
在本实施例中，所述的红外反射层由铜质材料构成，当溅射靶采用铜(Cu)靶时，玻璃内管外表面上就形成铜质红外反射层。该反射层也可以称为红外高反射层，该红外反射层的厚度为90～140纳米，或者不低于90纳米，最佳厚度是140纳米。
在本实施例中，所述的红外反射层还可以由铝质材料构成，当溅射靶采用铝(Al)靶时，玻璃内管外表面上就形成铝质红外反射层，该红外反射层的厚度为≤140纳米。
在本实施例中，所述的选择性吸收层是包含有镍铬金属团簇的复合金属陶瓷层，该吸收层也可以表示为SS-C复合金属陶瓷层，该吸收层是当溅射靶采用镍铬合金(Ni-Cr)靶时，在玻璃内管外表面上沉积形成的，该吸收层的厚度为80～200纳米，最佳厚度是70纳米。该吸收层有良好的光谱选择性，对于吸收太阳能有着极好的效果。
在本实施例中，所述的选择性吸收层还可以是包含铝氮+铝氮氧+铬氮+铬氮氧+镍氮+镍氮氧+铝镍铬团簇的吸收层，复合金属陶瓷层，也可以表示为AlN+NiN+CrN+Al2O3+NiO+CrO+AlNO+NiNO+CrNO陶瓷层。
在本实施例中，所述的内减反层是不含金属的薄膜层，该薄膜层中包含AlN+AlNO+Al2O3团簇。该减反层光学透过性好，使太阳光能够顺利通过，以减少太阳能集热管对阳光的反射。该内减反层厚度为20～50纳米，最佳厚度是40纳米。
在本实施例中，所述的外减反层是不含金属的薄膜层，该薄膜层中包含AlN+AlNO+Al2O3团簇。外减反层厚度为20～50纳米，最佳厚度为20纳米。
在本实施例中，玻璃内管外表面上的涂层外观颜色呈深墨绿色。
当本发明的集热管内的介质采用导热油时，集热管可在不高于400℃的温度下使用。
Claims (5)
1.一种中高温太阳能集热管，包括一个玻璃内管和套装在玻璃内管上的玻璃外管，玻璃内管和玻璃外管之间设有真空腔室，其特征在于：所述的玻璃内管外表面上由内向外依次设置红外反射层、选择性吸收层、内减反层和外减反层；所述的选择性吸收层是包含有镍铬铝金属团簇的复合金属陶瓷层；所述的内减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层；所述的外减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于：所述的红外反射层的厚度为90～140纳米；所述的选择性吸收层的厚度为80～200纳米；所述的内减反层厚度为20～50纳米；所述的外减反层厚度为20～50纳米。
3.根据权利要求2所述的太阳能集热管，其特征在于：所述的红外反射层由铜质材料构成。
4.根据权利要求2所述的太阳能集热管，其特征在于：所述的红外反射层由铝质材料构成。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能集热管，其特征在于：所述的选择性吸收层是包含铝氮+铝氮氧+铬氮+铬氮氧+镍氮+镍氮氧+铝镍铬团簇的吸收层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20111214 Termination date: 20130511 |