TWI230245B - Vacuum superconductive solar heat collector - Google Patents

Description

1230245 五、發明說明

【發明領域】 本發明是有關於一種集熱器 熱的太陽能真空超導集熱器。^…種可 【習知技藝說明】 太陽人類藉以克服困難，維持生存的原動力 們光熱，風吹動風車可以發電，燃燒汽油 推動使用瓦斯可以烹調、取暖等都是運用能 例：但自：界的能源蕴藏並非無窮，於傳統能源逐 之際目剛的估計是煤大約可在維持i00年左右， 、天然氣亦只有數十年的存量），對各種 非耗竭能源）例如：太陽能、水力、風力 開發研究，正被各國重視。 〆 參閱第一圖，是公告37527〇號厂真空管 器結構改良」新型專利，一傳統真空管式集熱^ 一置放在地面上的座體11、一裝設在該座體丨丨之一 具有一入水口 121與一出水口 122的儲水桶12，及數 該座體11之另一端側與該儲水桶丨2之間的真空吸熱 因受太陽空曬後的溫度可高達3 〇 〇 t以上，並藉真 官1 3具有良好保溫、斷熱性佳的優點，當該等真处 1 3接收到太陽能後，利用冷水比熱水比重大的原理 生冷水下流、熱水上升現象，進而使第二圖所示之 熱管1 3内的液體2達到自然對流循環加熱，但是， 使用時卻存有下列缺失亟待解決： 1 ·如第一、二圖所示，該真空管式集熱器i 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210χ 297公釐） 第3頁 迅速集 ’譬如 可用以 源的實 漸枯竭 而石油 能源（ 地熱的 能集熱 ，包含 端側且 接設在 管13 ; 空吸熱 吸熱管 ，而產 真空吸 於實際 主要是 1230245 五、發明說明 藉由真空吸 真空吸熱管 將光能反射 相對使熱傳 熱效率不佳 2 •此 「對流循環 失熱量，而 3 •該 期清潔、保 力。 【發明概要 因此， 熱效率，以 於是， 可透光之中 腔體内的超 該超導集熱 有一界定出 密閉容室内 閉容室之表 一位在該中 該真空容置 ，藉該集熱 C7 D7 (2 ) 熱管1 3進行加熱水溫工作，當陽光照射在該等 1 3時，會因該等真空吸熱管1 3之圓管曲線，而 到其他地方，造成有效集熱面積變小的缺點， 導時間增長，即傳統真空管式集熱器1具有導 的缺點。 外，該傳統真空管式集熱器1從本質上來講是 」的，因為無法完全保留熱量與會向大氣中損 形成「熱損失」，降低了傳熱效率。 真空吸熱管1 3之内側會生成水垢，所以需要定 養，以維持良好的熱傳導效率，不僅費時且費 本發明之主要目的，是在提供一種具有絕佳集 迅速產生一熱源的太陽能真空超導集熱器。 本發明之一種太陽能真空超導集熱器包含有一 空腔體，及一由上述方法製成且裝設在該中空 導集熱板。該中空腔體界定出一真空容置槽。 板是裝設在該中空腔體之真空容置槽内，並具 一真空密閉容室的中空殼體，及灌注在該真空 的超導傳溫介質，該超導傳溫介質在該真空密 面形成一超導傳溫介質層，且該中空殼體具有 空腔體之真空容置槽内的集熱部，及一露出在 槽外的發熱部；當該超導集熱板受陽光照射時 部集熱並傳遞至該發熱部，使其形成一熱源。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x 297公釐） 第4頁 1230245 C7 D7 五、發明說明 【圖式 本 佳實施 第 第 第 第 第 較佳實 第 第 超導集 產生熱 第 較佳實 第 【較佳 在 ，類似 參 法的一 之簡單說明】 發明之其他特徵及優點，在以下配合參考圖 ^ 例的詳細說明中，將可清楚的明白，在圖式中'之較 一圖是一傳統真空管式集熱器的一立體外觀圖j 二圖是第一圖沿線2 - 2的一部份剖視圖； 三圖是本發明太陽能真空超導集熱器之 佳實施例的一流程圖； ’的 四圖是本發明太陽能真空超導集熱器之成 施例的一立體分解圖； 、第一 五圖疋§亥第一較佳實施例的一組合剖視圖· 六圖是該第一較佳實施例的_使-立 用不忍圖，却gg 熱板之一發熱部穿固在一儲水桶 L月— 源，以加熱儲水槽内的液體； …4 了 七圖是本發明太陽能真空超導隼執w 、 施例的一立體分解圖；及 …" 成。口的第二 八圖是該第二較佳實施例之一組合剖視圖。 實施例之詳細說明】 提出詳細說明之前，要注意的县 , 日 ，在以下的敘述中 之元件，是以相同標號來表示。 k γ 閱第三圖，本發明太陽能真空超 〜导果熱gf之製造方 較佳實施例，包含下列步驟： 1) 在一具有一真空密閉容室的 的金屬中空殼體内， 填充入超導體傳溫介質以形成 。〜成一超導集熱板。 2) 將該超導集熱板插設入—'且女 丹有一真空容置槽的

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五、發明說明（4 透明中空腔體内’該超導集熱板位於該真空容 置槽内的部份形成一集熱部，而位於兮古 备 π孩真空容 置槽外的部份形成一發熱部；當該超遂 〜守杲熱板 受陽光照射時，可藉該集熱部集熱並傳遞至节 發熱部，使其形成一熱源。 ~ 此外’更可在步驟（2 )之超導集熱板的外周面濺錢 一吸熱膜，提高本發明之超導集熱板對太陽能的吸收率f 且上述之金屬中空殼體，在本例中該中空殼體材質可為選 用紹、鋼金屬或合金金屬或陶瓷/玻璃/石墨/導熱塑料等導 溫佳的材料成型，且該金屬中空殼體之真空密閉容室是由 金屬中空殼體經填充超導傳溫介質後，真空抽吸封口後形 成的超導傳熱體者。 在此特別說明的是，該超導傳溫介質是選自於由過氧 化鈉、氧化鈉、氧化鈹、倍半氧化錳、重鉻酸鋁、重鉻酸 詞、氧化硼、重鉻酸根及其各種組合所構成的化合物；及 選自於由氧化鈷、倍半氧化錳、氧化鈹、鉻酸鳃、碳酸錄 、氧化铑、氧化銅、点-鈦、重鉻酸鉀、氧化硼、重鉻酸 鈣、重鉻酸錳、重鉻酸鋁、重鉻酸根，及其各種組合所構 成的化合物；與選自於由變性氧化姥、重鉻酸鉀、變性氧 化鐳、重鉻酸鈉、重鉻酸銀、單晶硅、氧化鈹、鉻酸鏍、 氧化硼、過氧化鈉、鈦、一種金屬重鉻酸鹽，及其各 種組合所構成的化合物；前述化合物依預定配方比例混合 與特定製程而組構成超導傳溫介質。 實務上，在注入超導傳溫介質前，係先將該真空密閉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x 297公董） 第6頁 C7 D7 1230245 五、發明說明（5 ) 谷至内進行純化處理並清洗烘乾後，讓該真空密閉容室之 表面形成毛細面狀，接著將超導傳溫介質注入（或填充入 )真空密閉容室内與經真空抽吸封口而成，該超導傳溫介 質文熱汽化後形成毛細現象與固化附著在該真空密閉容室 之表面形成一超導傳溫介質層。該超導傳溫介質層具有達 奈米級的熱分子’當超導傳溫介質在受溫度激發後，該超 導傳溫介質層的達奈米級之熱分子產生恆前進擴張式振動 傳遞（本案之熱分子特性是呈恆前進擴散而不會往後或回 頭跑的，且其分子激盪撞擊以每秒1 5 〇 〇 〇公尺的高速，在 真空中擴散前進），激發溫度越高，振動頻率也越高，可 使太陽直接照射在透明中空腔體上的能量（空曬後的溫度 更可高達3 0 0 °c以上）迅速傳導遍佈該超導集熱板之外表 面。且該超導傳溫介質在本例中，完全採用無機元素配製 工質此夠有效抑制氫、氧分子產生，不會有爆炸條件（ 無爆炸危險），且形成一無放射性者（無毒、無污染、無 腐姓性）；兹將本發明之超導集熱板與其他金屬之溫度傳 導係數（單位：w/m · °C )列表比較： 材料別 溫度傳導係數（w/m · °C ) 1·空氣 0.0267 2 ·水 0. 61 3·鋁 218. 4·銅 418. 5·銀 498. 6·超導集熱板當量導熱係數 2, 926, 000.以上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210χ 297公釐） 第7頁 1230245

所以，該超導集熱板具有：安全（無 用溫度範圍廣（適合-15(rc〜+120(rc 节危險）、適 主 …、放射性物暂 母、‘、·、污染、無腐㈣）及超高的溫度傳導係數者。…、 參閱第四、五®’本發明太陽能真空 敎 品的第一較佳實施例’ t包含—可透光之中空π -由上述方法製成且裝設在：體3,及 導集熱板4。 月干工I體3内的矩形超 該中空腔體3在本例中是採用一強化 透明鄉覼I -r $ 1 玻^璃或一耐高溫 2…可透光之材質製成，具有_開放端31 開放端31往該中空腔體3内部延伸的内周面3 」該 内周面32包覆界定出的真空容置槽33。 ^ :::集=4是裝設在該中空腔體3之真空容置槽33 :並具有一界疋出一真空密閉容室4ιι的中空殼體“， 及灌注在該真空密閉容室411内的超導傳溫介質該 2介質在該真空密閉容室411之表面形成—超導傳溫介 f層42，且該中空殼體41具有—位在該中空腔體3之真空 谷置槽33内的集熱部412,及—露出在該真空容置槽33 的發熱部41 3。 此外，本發明更包含濺鍍在該超導集熱板4之一外周 面上的吸熱膜5,值得一提的是，前述吸熱膜5是利用磁控 濺射技術所製成的，可提高本發明之超導集熱板4對太陽 能的吸收率。 參閱第五圖，使用時，當該中空腔體3直接受陽光照 射時，該裝有超導集熱板4之集熱部412的真空容置槽33 = 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210χ 297公釐） 第8頁 C7 D7 1230245 五、發明說明（7 ) -- 將迅速昇溫，使該超導集熱板4之超導傳溫介質層α的 奈米級之熱分子，將產生恆前進擴張式振動傳遞埶能到 導集熱板4之外表面，可藉該集熱部412集熱並傳遞至該 熱部413，使其形成一熱源。如第六圖所示，是將本發 超導集熱板4之發熱部413植固在一具有一入水口61與一 水口 62的儲水桶6内；當本發明透明中空腔體3受到陽光 射後’該發熱部41 3將迅速形成一熱源，加熱儲水槽6内 液體，即可形成一熱水加熱裝置。 參閱第七、八圖，本發明太陽能真空超導集熱器之 品的第二較佳實施例，不同於第一較佳實施例的地方在 :該中空腔體3具有相互組接在一起的一底座7與一透明 體8,該底座7與該透明罩體8兩者相配合界定出前述的 空容置槽33。 該底座7為一頂端開放的槽體，並包括一底壁、 由該底壁71端緣往上延伸的側壁72，及由該底壁71與該 壁72兩者相配合界定出的容置空間73。該容置空間73具 一開設在該側壁72上的開口 731，該超導集熱板4之發熱 413由此穿出該底座7之開口 731外。 該透明罩體8在本例是採用一強化玻璃或一耐高溫 明塑膠等之透光材質製成，是封蓋在該底座7上且兩者 配合界定出該真空容置槽33。當該超導集熱板4受陽光 射時，藉該集熱部4 1 2集熱並傳遞至該發熱部4 1 3，使其 成一熱源，同樣可獲致前述第一較佳實施例之迅速集熱 功效。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x 297公釐） 第9頁 達 超 發 明 出 照 的 成 於 罩 真 侧 有 部 透 相 照 形 的 1230245 C7 D7 五、發明說明（8 后： 级將本發明「太陽能真空超導集熱器」的優 點歸納如 K本發明之有效集熱表面積可遍佈在該超導集熱板4之 外表面上’不同於傳統真空管式集熱器1會將光能反射到 他地方之肇致有效集熱面積小的缺憾，相對本發明具有 大幅度提昇熱傳導效率的優點。 本明疋利用陽光直接照射在該透明中空腔體3上 ’使具有絕佳溫度傳導效率之超導集熱板4的集熱部41 2迅 速吸收熱能，致使發熱部41 3形成一熱源，不同於傳統真 空管式集熱器1是藉由冷/熱水流循環式加溫之熱傳遞效果 差的缺點，相對本發明可大幅度改善「熱損失」情形。 3 ·本發明是利用超導集熱板4直接加溫的方式，並不會 產生水垢，相較於傳統真空管式集熱器1之真空吸熱管1 3 之内側會生成水垢，相對本發明無需定時清潔水垢，而可 省時、省力。 惟，以上所揭露之圖示說明，僅為本案之二實施例而 已’舉凡熟悉本案該項技藝之人仕，其所依據本案精神範 嘴所做之等效修飾或變化，皆應涵蓋在以下本案所述之申 請專利範圍内。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210χ 297公釐） 第10頁 1230245 C7 D7 1、發明說明（9 ) 【元件標號對照】 習用部份： 1 真空管式集熱器 12 儲水桶 1 2 2出水口 2 液體 本發明部份： 3 透明中空腔體 31 開放端 33 真空容置槽 4 超導集熱板 41 中空殼體 412集熱部 42 超導傳溫介質層 5 吸熱膜 6 儲水桶 61 入水口 7 底座 71 底壁 73 容置空間 8 透明罩體 11 座體 1 2 1入水口 13 真空吸熱管 32 内周面 4 11真空密閉容室 413發熱部 6 2 出水口 72 侧壁 731 開口 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x 297公釐） 第11頁

Claims (1)

1. tir專利範圍 B8 C8 D8 1. 一種太陽能真空超導集熱器，包含有： 一可透光之中空腔體，具有相互組接在一起的一底 座與一透明罩體，兩者相配合界定出一真空容置槽； 一超導集熱板，裝設在讓空腔體之真空容置槽内， 並具有一界定出一真空密閉容室的中空殼體，及灌注在 該真空密閉容室内的超導傳溫介質，該超導傳溫介質在 該真空密閉容室之表面形成一超導傳溫介質層，且該中 空殼體具有一位在該中空腔體之真空容置槽内的集熱部 ，及一露出在該真空容置槽外的發熱部；及 一吸熱膜，是濺鍍在該超導集熱板之外周面； 當該超導集熱板受陽光照射時，藉該集熱部集熱並 直接將熱能傳遞至該發熱部，使其形成一熱源。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x 297公釐） 第12頁