CN102455078A - 内聚光金属内管式太阳能集热装置 - Google Patents
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Abstract
一种内聚光金属内管式太阳能集热装置，属太阳能热利用领域，其玻璃外管内依次插装有填充固定物，渐开线型反射面，金属吸收管，金属调节管，螺杆及活塞，金属吸收管外壁涂有太阳吸收层，金属吸收管金属调节管两管的上下端口分别由上下端盖焊接密封，下端盖接有进出水管，上端盖接有排汽管，螺杆穿过上端盖与电机连接，电机固定在上端盖外部，金属吸收管外壁两端从开口处向内依次套装并焊接有直口环、玻纹环、合金环，两端两个合金环的一端分别与玻璃外管的两端烧接，使玻璃外管与金属吸收管之间形成真空夹层。本发明聚光，承压，可做成单管热水器，能自由调节储水量，能提供蒸汽或开水，可用于生活、水净化、供暖和制冷等。
Description
技术领域
本发明涉及一种内聚光金属内管式太阳能集热装置，属太阳能热利用领域。
背景技术
太阳能热水器是当前普及最广，惠及群众最多的太阳能热利用形式。现有太阳能热水器普遍采用全玻璃太阳能真空管作为集热部件，这类真空管技术成熟，运行稳定，成本低廉，但其最大的缺陷是不能承压，不能聚光，无法制取一百度以上的开水或蒸汽，多数仅能用于洗浴，不能在洗浴之外的其他领域得到广泛使用。围绕上述问题已有不少人提出了多种解决方案，在众多方案中有二种方案与本发明比较接近，一是申请号为200720000692.5提出的《内聚光式全玻璃真空集热管》，该方案解决了无需跟踪就能获取一百度以上开水或蒸汽的问题，但因其仍是采用全玻璃材料而未能解决承压问题，使其在推广普及方面受到限制；二是申请号为200620135895.0提出的《金属吸收管直通式真空太阳能集热管》，该方案较好地解决了承压问题，其与太阳跟踪设备配套使用时，能取得很好的集热效果，但在非太阳跟踪场合，由于其为解决金属与玻璃间热胀冷缩问题而在两端加装了玻纹管套，致使其内管有效采光面积远远小于外管所占用的面积，采光效果较差，在一般光照非太阳跟踪条件下，该类真空管较难制得一百度以上的蒸汽或开水，再加上该类真空管造价成本高，管体重，致使其很难在非太阳跟踪场合推广普及。本发明要解决的问题是：提供一种内聚光金属内管式太阳能集热装置，能同时解决聚光与承压问题，使其在不跟踪太阳的条件下能安全地提供一百度以上的蒸汽或开水，将太阳能热利用功效广泛应用到洗浴之外的其他方面。
发明内容
本发明的技术方案：一种内聚光金属内管式太阳能集热装置，包括玻璃外管(1)，玻璃外管(1)内插装有两端开口的金属吸收管(3)和金属调节管(4)，玻璃外管(1)与金属吸收管(3)之间插装有渐开线型反射面(2)和填充固定物(18)，金属吸收管(3)外壁的两端从开口处向内依次套装有直口环(7)、玻纹环(6)、合金环(5)，直口环(7)的直口部分内壁与金属吸收管(3)端口部位的外壁焊接，(7)的另一端与玻纹环(6)的一端焊接，(6)的另一端与合金环(5)的一端焊接，两端两个合金环(5)的另一端分别与玻璃外管(1)的两端烧接，金属吸收管(3)外壁除需焊接处外全部涂有太阳能吸收层，金属吸收管(3)和金属调节管(4)的两端口分别由上下端盖(10)(8)焊接密封，下端盖(8)焊接有进出水管(9)，上端盖(10)焊接有排汽管(11)，用排气设备排净玻璃外管(1)与金属吸收管(3)之间的空气形成真空夹层并封装。
所述的金属调节管(4)是插装在金属吸收管(3)内与金属吸收管(3)同长同轴心而直径小的直通管，金属调节管(4)内插装有活塞(14)和与活塞相固连的螺杆(13)，螺杆(13)穿过上端盖(10)中间的预留孔与电机(12)连接，电机(12)固定在上端盖(10)外部，电机(12)也可用手摇升降器来代替，金属调节管(4)最下端处的管体上留有孔洞(15)，使水能进入到金属调节管(4)内。
所述的渐开线型反射面(2)是由两条以金属吸收管(3)外壁圆为基圆的渐开线(16)(17)平移所构成的渐开面表层镀银或喷铝制成的反射面，其材质为硬塑料或其他材质，两渐开线(16)(17)对称且起点相连，起点相连的点即基点紧贴于金属吸收管(3)的外壁，渐开线型反射面(2)的长度与玻璃外管(1)相等或略长，渐开线型反射面(2)下部与玻璃外管(1)之间的空隙用隔热塑料泡沫(18)填充固定。本发明的优点：1、本发明能同时解决聚光与承压问题。渐开线型反射面的开口宽度约是金属吸收管外径的三倍左右，渐开线型反射面能将照射到其上的阳光，包括直射光和散射光全部反射到金属吸收管外表面供金属吸收管吸收，金属吸收管吸收到的阳光是太阳直接照射在其上的三倍左右，因此，本发明不需要跟踪太阳，在较好光照条件下，能将管内的冷水加热到一百度以上；同时，金属吸收管能承受水汽化所产生的压力，固能较安全地提供蒸汽或开水，打破现有热水器功能的局限性。
2、现有热水器由若干真空管组装在保温水箱上构成，一个16支真空管的热水器其采光宽度在1.5米左右，真空管之间的阳光和水箱上的阳光都不能被真空管吸收；在本发明中，金属吸收管的外径每增加一个单位，渐开线型反射面的开口宽度就增加三个单位左右，当金属吸收管的外径增加到0.5米时，渐开线型反射面的开口宽度就增加到1.5左右，(见图4)，其采光宽度与现有16支装的普通热水器采光宽度相当，因此，本发明可做成单管热水器，即一根金属吸收管的热水器，这种热水器不用另配保温水箱，结构更加简单，而且除两端金属部分的阳光不能被金属吸收管吸收外，其余部分的阳光能全部被吸收利用，热利用效率更高。
3、因金属调节管内的活塞可通过电机或手摇升降器上下调节，活塞调高，储水量增大，反之，则减小。因此本发明可根据季节变化、光照强弱或实际需要自由调节热水器内的储水量，以求得到最佳温度的热水，克服了申请号200720000692.5方案制成的热水器储水量不能根据需要自由调节的缺陷。
4、渐开线型反射面封装在玻璃外管内，不受灰尘污染，反射效果好；反射层不与空气接触，使用寿命更长。
5、将本发明的两端端盖、金属调节管、活塞、电机等去除，让金属吸收管两端贯通，即成内聚光金属直通式真空管。
6、本发明结构新颖，安装简便，实用性强，可靠性高。
附图说明
图1为本发明的外观正面示意图，
图2为本发明的纵截面示意图
图3为本发明中部的横截面示意图
图4为基圆(金属吸收管外壁圆)、渐开线、玻璃外管位置关系示意图
图中：(1)玻璃外管，(2)渐开线型反射面，(3)金属吸收管，(4)金属调节管，(5)合金环，(6)玻纹环，(7)直口环，(8)下端盖，(9)进出水管，(10)上端盖，(11)排汽管，(12)电机，(13)螺杆，(14)活塞，(15)孔洞，(16)、(17)渐开线，(18)填充固定物
具体实施方式
结合附图描述本发明的一种实施例。
一种内聚光金属内管式太阳能集热装置，包括玻璃外管(1)，玻璃外管(1)内插装有金属吸收管(3)，玻璃外管(1)与金属吸收管(3)之间插装有渐开线型反射面(2)和填充固定物(18)，金属吸收管(3)外壁的两端从开口处向内依次套装有直口环(7)、玻纹环(6)、合金环(5)，直口环(7)的直口部分内壁与金属吸收管(3)端口部位的外壁焊接，(7)的另一端与玻纹环(6)的一端焊接，(6)的另一端与合金环(5)的一端焊接，两端两个合金环(5)的另一端分别与玻璃外管(1)的两端烧接；金属吸收管(3)外壁除需焊接处外全部涂有太阳能吸收层；金属吸收管(3)内插装有金属调节管(4)，(3)(4)两管同长同轴心，直径不等，(3)(4)两管的下端口由下端盖(8)焊接密封，下端盖(8)上焊接有进出水管(9)；(3)(4)两管的上端口由上端盖(10)焊接密封，上端盖(10)上焊接有排汽管(11)，上端盖(10)的中央留有孔径略大于螺杆(13)直径的预留孔，螺杆(13)与活塞(14)固连，螺杆(13)及活塞(14)插装在金属调节管(4)内；螺杆(13)穿过上端盖(10)中央的预留孔与电机(12)或手摇升降器连接，电机(12)或手摇升降器固定在上端盖(10)的外部；金属调节管(4)最下端处的管体上留有孔洞(15)。用排气设备排净玻璃外管(1)与金属吸收管(3)之间的空气形成真空夹层并封装；将本发明两端用支架以一定的倾斜角迎光固定在室外，下端进出水管(9)接上三通、阀门后与自来水连接，上端排汽管(11)接通用汽设备，即成一台简单高效的能产中高温蒸汽或开水的太阳能热水装置。
Claims (2)
1.一种内聚光金属内管式太阳能集热装置，包括玻璃外管(1)，玻璃外管(1)内插装有两端开口的金属吸收管(3)和金属调节管(4)，金属吸收管(3)外壁的两端从开口处向内依次套装有直口环(7)、玻纹环(6)、合金环(5)，直口环(7)的直口部分内壁与金属吸收管(3)端口部位的外壁焊接，(7)的另一端与玻纹环(6)的一端焊接，(6)的另一端与合金环(5)的一端焊接，两端两个合金环(5)的另一端分别与玻璃外管(1)的两端烧接，金属吸收管(3)外壁除需焊接处外全部涂有太阳能吸收层，金属吸收管(3)和金属调节管(4)的两端口分别由上下端盖(10)(8)焊接密封，下端盖(8)焊接有进出水管(9)，上端盖(10)焊接有排汽管(11)，用排气设备排净玻璃外管(1)与金属吸收管(3)之间的空气形成真空夹层并封装，其特征是：金属调节管(4)是插装在金属吸收管(3)内与金属吸收管(3)同长同轴心而直径小的直通管，金属调节管(4)内插装有活塞(14)和与活塞相固连的螺杆(13)，螺杆(13)穿过上端盖(10)中间的预留孔与电机(12)连接，电机(12)固定在上端盖(10)外部，金属调节管(4)最下端处的管体上留有孔洞(15)，玻璃外管(1)与金属吸收管(3)之间插装有渐开线型反射面(2)和填充固定物(18)。
2.根据权利要求1所述的内聚光金属内管式太阳能集热装置，其特征是：插装在玻璃外管(1)与金属吸收管(3)之间的渐开线型反射面(2)是由两条以金属吸收管(3)外壁圆为基圆的渐开线(16)(17)平移所构成的渐开面表层镀银或喷铝制成的反射面，其材质为硬塑料或其他材质，两渐开线(16)(17)对称且起点相连，起点相连的点即基点紧贴于金属吸收管(3)的外壁，渐开线型反射面(2)的长度与玻璃外管(1)相等或略长，渐开线型反射面(2)下部与玻璃外管(1)之间的空隙用隔热塑料泡沫(18)填充固定。
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