專利名稱：一種太陽能真空集熱管的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于太陽能利用的技術領域，具體地說，本實用新型涉及一種 太陽能真空集熱管。
背景技術：
目前，太陽能熱水器的集熱元件主要采用以下兩種結構形式即全玻璃真 空集熱管和熱管式真空集熱管。 全玻璃真空集熱管的特點是
集熱管的管芯是空心的，其一端封閉，另一端為開口，與水箱的水流相通; 集熱管的管壁為雙層玻璃，雙層玻璃之間形成密封的夾層并被抽成高真空，使 熱對流和熱傳導的熱量損失降到最低；在在內層管壁上鍍有具有的高太陽能吸 收比和低發(fā)射比的涂層，利用該鍍層，將吸收的太陽輻射轉換成熱能；利用冷 水比重大于熱水比重的特點，在真空集熱管內形成冷水由上而下、熱水由下而 上的水流循環(huán)，通過這樣的循環(huán)，使保溫水箱內的水溫逐漸升高。
熱管式真空集熱管的特點是
管壁為單層玻璃；管內為密封的高真空；采用具有良好的導熱性能的金屬 管或金屬棒作為吸熱體、且作為傳熱的結構，所以，傳熱速度非?？欤瑹崴?的溫升速度相應加快。同時，熱管傳熱工質的熱容很小，也大大提高了所吸收 到能量的有效使用效率。與全玻璃真空集熱管的區(qū)別是，熱管式真空集熱管的 管內不走水，所以對于嚴寒酷暑、冷熱沖擊幾乎沒有反應。而且從根本上杜絕 了南方地區(qū)因管內存水而帶來的污染物的積聚和沉淀問題，更不會出現(xiàn)管子凍 壞的現(xiàn)象。另外熱管式真空集熱管的熱量是靠金屬冷凝端傳出的，不直接接觸水。所以，可以做成承壓式家用熱水器，即使住在樓房的頂層或低層別墅，出 水的壓力也與自來水管網的壓力相同，出水壓力大，噴灑性能好，使用舒適； 對于集體使用熱水工程來講，即使一支管子損壞，在運行的時候就可以進行維 修更換，維護很方便，不會影響整個系統(tǒng)的使用。正是因為熱管式真空管具有 很多獨特的優(yōu)點，所以在歐洲和美國等世界上的發(fā)達地區(qū)使用的真空管產品， 絕大多數(shù)都是這種產品，所以，需求量年年增長。
但是熱管式真空集熱管也有某些缺點，如熱管式真空集熱管的熱量是靠 金屬冷凝端傳出的，冷凝端為盲管，和熱水器水箱的水不直接接觸，而是和水 箱上的傳熱導套連接，通過導套傳熱，這樣就損失了部分熱量，使整個熱水器 的熱效率有所降低。而且熱管式真空管為單根熱管，熱量在其中傳送，可能造 成熱量傳送紊亂，使傳送效率降低。
為了解決熱管式真空集熱管存在的問題，現(xiàn)在又出現(xiàn)了全玻璃真空集熱管 內加插U型傳熱管和吸熱片，使其和熱水器水箱組成一個循環(huán)的流道，這雖然 解決了熱量傳送紊亂的弊病，使熱量傳遞加快，但是因為只是在管內簡單的插 上U型傳熱管和吸熱片，使U型傳熱管和吸熱片向外散熱加快，熱量損失反而 加大。根據(jù)傳熱學原理可知，導熱體兩部分的溫差越大，傳熱效果更好。在上 述結構中，每塊吸熱片都是與U型傳熱管的兩個直管連接，當一個直管上的溫 度升高時，會向另一個溫度較低的直管傳遞，使高溫的直管的溫度下降，也就 導致了該管與水箱內的水的溫差縮小，使傳熱效果降低，也就是集熱管的集熱 效率下降。 發(fā)明內容
本實用新型所要解決的問題是提供一種太陽能真空集熱管，其目的是提高u
型傳熱管的導熱效果。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術方案為:
本實用新型所提供的這種太陽能真空集熱管，包括單層的玻璃外管、設在 所述玻璃外管內的金屬材料制成的U型傳熱管及與U型傳熱管連接的多個吸熱 片，所述的U形傳熱管的形狀為一端彎曲連接兩個直管，所述的玻璃外管在其
位于所述的u型傳熱管的u形彎曲的一端為封閉結構，相反的一端為開口結構，
該開口結構通過端蓋密封，管內為真空狀態(tài)，在所述的太陽能真空集熱管的橫
向剖面的投影上，所述的u型傳熱管上的一個直管上的吸熱片與另一個直管上
的吸熱片之間設有間隙；或者U型傳熱管1上一個直管上的吸熱片與另一個直 管之間設有間隙。
本實用新型可以選擇下面兩個技術方案之一實施
1、 本實用新型所述的U型傳熱管上的一個直管上的吸熱片與另一個直管上 的吸熱片之間設有間隙的結構為所述的吸熱片的形狀為兩個與玻璃外管同圓 心的半圓形，所述的兩個半圓中間設有一個間隙，所述的兩個半圓形分別與所 述的U型傳熱管的兩邊的直管緊固連接。
2、 本實用新型所述的U型傳熱管上的一個直管上的吸熱片與另一個直管之 間設有間隙的結構為所述的吸熱片的形狀為與所述的U型傳熱管同圓心的圓 形，與一個直管緊固連接，所述的吸熱片設一個孔，該孔與另一個直管的外徑 之間設有均勻的環(huán)形間隙。
更進一步地，本實用新型所述的吸熱片與直管的連接結構及間隙結構，在 所述的直管的長度方向是交錯分布的。 吸熱片材料及其連接結構
本實用新型所述的吸熱片由銅鋁復合條帶壓制成形，所述的吸熱片與所述 的U型傳熱管的連接為焊接連接。U型傳熱管和吸熱片的表面鍍層結構
本實用新型所述的U型傳熱管和吸熱片的表面鍍有磁控濺射選擇性吸收涂層。
U型傳熱管的端部密封結構-
本實用新型所述的端蓋為金屬材料，所述的u型傳熱管的兩邊直管部分穿 過所述的端蓋上的孔，在所述的u型傳熱管的外圓與所述的端蓋的孔之間，形 成環(huán)形的空隙，設絕熱隔圈置于該空隙內并與所述的u型傳熱管及端蓋形成緊
密的配合。
以上所述的絕熱隔圈為陶瓷材料；或者所述的絕熱隔圈為橡膠材料。
U型傳熱管的結構可以為下面兩個方案之一-
所述的U型傳熱管為實心的結構；
或者所述的U型傳熱管內為長度方向貫通的孔結構。
本實用新型采用上述技術方案，解決了一般采用U型傳熱管的太陽能集熱 管存在的問題，使得U型傳熱管的一側的直管在吸收太陽能溫度升高后，不會 通過吸熱片將熱量傳給另一側溫度較低的直管，從而使溫度較高一側的直管與 水箱內的溫差更大，極大地提高了 U型傳熱管的傳熱效果，也即提高了太陽能 熱量的吸收率。

下面對本說明書各幅附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明
圖1為本實用新型的實施例一所述的集熱管橫向剖視示意圖2為本實用新型的真空集熱管的沿U形所在平面剖切的結構示意圖3為本實用新型的實施例二所述的集熱管橫向剖視示意圖； 圖4為本實用新型的實施例三所述的集熱管橫向剖視示意圖；圖5為圖4所示集熱管的縱向剖切的局部示意圖。 圖中標記為
1、 U型傳熱管，2、玻璃外管，3、吸熱片，4、保護帽，5、支承夾，6、 端蓋，7、絕熱隔圈。
具體實施方式

下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本實用新型的具體實施方式
如所 涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作 用及工作原理、制造工藝等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域的技術人員 對本實用新型的發(fā)明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
如圖2所表達的本實用新型的結構，本實用新型為一種太陽能真空集熱管， 包括單層的玻璃外管2、設在所述玻璃外管2內的金屬材料制成的U型傳熱管1 及與U型傳熱管1連接的多個吸熱片3，所述的U形傳熱管1的形狀為一端彎 曲連接兩個直管，所述的玻璃外管2在其位于所述的U型傳熱管1的U形彎曲 的一端為封閉結構，由于該封閉結構是用于抽真空的結構，其端部有一尖端的 凸起，所以在封閉結構的端部設有一個保護帽4，保護該尖端凸起不被碰壞；在 封閉結構的相反的一端為開口結構，該開口結構通過端蓋6密封，管內為真空 狀態(tài)。太陽光透過玻璃外管2，照射至U型傳熱管1及吸熱片3上，使其溫度 升高。
內置的U型傳熱管1形成的熱量的流道，將吸熱片3上的能量通過流道循 環(huán)，不停的將熱量輸出給熱水器水箱，有效地提高了熱水器的吸熱效率。為了 保持U型傳熱管1及吸熱片3的穩(wěn)固，在玻璃外管2內，隔一段距離需設置一 個支承夾5，防止U型傳熱管1及吸熱片3的晃動造成玻璃外管2的損壞及端 蓋6的密封失效。上述技術方案與傳統(tǒng)技術相比，具有以下特點1、內置金屬流道式真空集 熱管，利用U型傳熱管1傳熱，利用防凍傳熱工質不停循環(huán)傳熱，真空管內不 走水，不存在真空管炸裂、凍裂，確保熱水器全天候使用；耐嚴寒，在一5(TC 的嚴寒條件下，仍能正常工作；2、 U型傳熱管l及吸熱片3封裝于真空管內， 被抽成真空狀態(tài)，吸熱片3吸熱快，U型傳熱管1啟動快，陽光下幾分鐘即可 啟動輸出熱量；同時又因為是真空狀態(tài)，散熱少，大大提高了真空管的傳熱效 率及熱水器的集熱效率；3、用于分離式太陽熱水系統(tǒng)，可以做成承壓系統(tǒng)，即 給水箱內的水施加壓力，水的沖力大，使用舒適，安全性好；4、與水箱或集熱 器(工程用)的連接方式為先進的干式連接，即使真空管損壞，水箱或集熱器 也不會漏水。
為了解決在本說明書背景技術部分所述的目前公知技術存在的傳熱效率不 高的問題并克服其缺陷，實現(xiàn)提高U型傳熱管1的導熱效果的發(fā)明目的，本實 用新型采取的技術方案為
如圖1所示，本實用新型所提供的這種太陽能真空集熱管，在所述的太陽 能真空集熱管的橫向剖面的投影上，所述的U型傳熱管1上的一個直管上的吸 熱片3與另一個直管上的吸熱片3之間設有間隙；
或者如圖3、圖4和圖5所示，U型傳熱管1上一個直管上的吸熱片3與另 一個直管之間設有間隙。
采用上述結構，解決了一般采用U型傳熱管的太陽能集熱管存在的問題， 使得U型傳熱管的一側的直管在吸收太陽能溫度升高后，不會通過吸熱片將熱 量傳給另一側溫度較低的直管，從而使溫度較高一側的直管與水箱內的溫差更 大，極大地提高了U型傳熱管的傳熱效果。
本實用新型還提供了以下所述的各具體的實施示例，供本領域的技術人員在實施本實用新型時參考-實施例一-
如圖1所示，本實用新型所述的U型傳熱管1上的一個直管上的吸熱片3 與另一個直管上的吸熱片3之間設有間隙的結構為
上述的吸熱片3的形狀為兩個與玻璃外管2同圓心的半圓形，所述的兩個 半圓中間設有一個間隙，所述的兩個半圓形分別與所述的U型傳熱管1的兩邊 的直管緊固連接。
兩個半圓形的吸熱片3，在集熱管的軸線方向可以互相錯開。
上述結構應用于集熱管，其在熱水器上安裝時，集熱管中的U型傳熱管1 的U形構成的平面朝向中天的方向(即與當?shù)氐慕浘€所在平面垂直的方向)。
上午的時候，U型傳熱管l一側的吸熱片3，吸收熱量較多，該側的直管溫 度上升較高，但該側產生的高溫不會通過吸熱片3傳向另一側的直管，所以該 側的溫度保持較高的狀態(tài)，使其與水箱的水溫保持較大的溫差，因此傳效果好。 到下午時恰好相反。
實施例二-
如圖3所示，本實用新型所述的U型傳熱管1上的一個直管上的吸熱片3 與另一個直管之間設有間隙的結構為
上述的吸熱片3的形狀為圓形，該圓形與所述的U型傳熱管1同圓心，該 吸熱片3與一個直管緊固連接，所述的吸熱片3設一個孔，該孔與另一個直管 的外徑之間設有均勻的環(huán)形間隙。
上述結構應用于集熱管，其在熱水器上安裝時，集熱管中的U型傳熱管1 裝有吸熱片3的一側的直管朝上安裝(即朝向中天的方向，也即U形構成的平 面與當?shù)氐慕浘€所在平面重合的方向)。一天中不管是上午，還是下午，裝有吸熱片3的一側的直管始終處于高溫 狀態(tài)，不會將熱量傳給另一側的直管，提高傳熱的效率。
實施例三
如圖4和圖5所示，本實用新型所述的吸熱片3與直管的連接結構及間隙 結構，在所述的直管的長度方向是交錯分布的。
這是在實施例二的基礎上，為適應集熱管中的U型傳熱管1的U形構成的 平面在安裝時不受限制，任意方向安裝。所以采用吸熱片3與直管的連接結構 及間隙結構交錯安裝的形式。
實施例四
本實用新型所述的吸熱片3由銅鋁復合條帶壓制成形，所述的吸熱片3與 所述的U型傳熱管1的連接為焊接連接。
U型傳熱管與吸熱片3緊密結合采用焊接的方式，增強其連接強度，同時 提高導熱的效果。吸熱片3由銅鋁復合條帶壓制而成，具有良好的導熱性能和 防腐性能。
實施例五
本實用新型所述的U型傳熱管1和吸熱片3的表面鍍有磁控濺射選擇性吸 收涂層。
U型傳熱管1和吸熱片3的表面鍍有磁控濺射選擇性吸收涂層，具有很高 的吸收率和較低的發(fā)射率，能迅速將吸收的光能轉換成熱能。 實施例六
本實用新型所述的端蓋6為金屬材料，所述的U型傳熱管1的兩邊直管部 分穿過所述的端蓋6上的孔，在所述的U型傳熱管1的外圓與所述的端蓋6的 孔之間，形成環(huán)形的空隙，設絕熱隔圈7置于該空隙內并與所述的U型傳熱管l及端蓋6形成緊密的配合。
由于U型傳熱管1與配合的部位溫度較高，或者兩根直管的溫度不一致， 所以要求U型傳熱管1與端蓋6之間要絕熱，且U型傳熱管1的兩個直管之間 也要求絕熱，防止其熱傳導，所以，采用絕熱隔圈7作為U型傳熱管1與端蓋 之間的絕熱元件，同時也保證了兩個直管之間的隔熱。同時，絕熱隔圈7也是U 型傳熱管1的支承元件，保證U型傳熱管1的安裝穩(wěn)固。
實施例七-
本實用新型所述的絕熱隔圈7為陶瓷材料；或者所述的絕熱隔圈7為橡膠 材料。因為陶瓷材料和橡膠材料均具有良好的絕熱性能。陶瓷材料的耐高溫性 能好，但陶瓷材料的抗振動性能稍差，且脆性大，在有一定的震動的場合不宜 采用。橡膠材料的彈性較好，密封性能好，但耐高溫性能比陶瓷差。采用粘接 材料，在安裝前涂在結合面上，使密封性能提高。還可以采用其它材料作為絕 熱隔圈7，如塑料、硅膠等。
實施例八
本實用新型所述的U型傳熱管1為實心的結構。采用這種結構，不需要水 流的流動，結構較為簡單。但由于完全靠U型傳熱管1導熱，所以要求U型傳 熱管1要有很好的導熱性能。
實施例九
本實用新型所述的U型傳熱管1內為長度方向貫通的孔結構。采用這種結 構，可以使水與U型傳熱管1的管壁充分接觸，提高導熱效果和熱能的吸收率。
綜上所述，本實用新型的技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有突出的實質性特 點并在技術上取得顯著進步，所以本實用新型具有新穎性和創(chuàng)造性。
上面結合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構思和技術方案進行的 各種非實質性的改進，或未經改進將本實用新型的構思和技術方案直接應用于 其它場合的，均在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1、一種太陽能真空集熱管，包括單層的玻璃外管(2)、設在所述玻璃外管(2)內的金屬材料制成的U型傳熱管(1)及與U型傳熱管(1)連接的多個吸熱片(3)，所述的玻璃外管(2)在其位于所述的U型傳熱管(1)的U形彎曲的一端為封閉結構，其相反的一端為開口結構，該開口結構通過端蓋(6)密封，管內為真空狀態(tài)，其特征在于在所述的太陽能真空集熱管的橫向剖面的投影上，所述的U型傳熱管(1)上一個直管上的吸熱片(3)與另一個直管上的吸熱片(3)之間設有間隙；或者U型傳熱管1上一個直管上的吸熱片(3)與另一個直管之間設有間隙。
2、 按照權利要求1所述的太陽能真空集熱管，其特征在于所述的U型傳熱管(1)上的一個直管上的吸熱片(3)與另一個直管上的吸熱片(3)之間設有間隙的結構為所述的吸熱片(3)的形狀為兩個與玻璃外管(2)同圓心的半圓形，所述的兩個半圓形中間設有一個間隙，所述的兩個半圓形分別與所述的U型傳熱管(1)的兩邊的直管緊固連接。
3、 按照權利要求1所述的太陽能真空集熱管，其特征在于所述的U型傳熱管(1)上的一個直管上的吸熱片(3)與另一個直管之間設有間隙的結構為所述的吸熱片(3)的形狀為與所述的U型傳熱管(1)同圓心的圓形，與一個直管緊固連接，所述的吸熱片(3)設一個孔，該孔與另一個直管的外徑之間設有均勻的環(huán)形間隙。
4、 按照權利要求3所述的太陽能真空集熱管，其特征在于所述的吸熱片(3) 與直管的連接結構及間隙結構，在所述的直管的長度方向是交錯分布的。
5、 按照權利要求1或2或3或4所述的太陽能真空集熱管，其特征在于-所述的吸熱片(3)由銅鋁復合條帶壓制成形，所述的吸熱片(3)與所述的U型傳熱管(1)的連接為焊接連接。
6、 按照權利要求1或2或3或4所述的太陽能真空集熱管，其特征在于所述的U型傳熱管(1)和吸熱片(3)的表面鍍有磁控濺射選擇性吸收涂層。
7、 按照權利要求1或2或3或4所述的太陽能真空集熱管，其特征在于所述的端蓋(6)為金屬材料，所述的U型傳熱管(1)的兩邊直管部分穿過所述的端蓋(6)上的孔，在所述的U型傳熱管(1)的外圓與所述的端蓋(6)的孔之間，形成環(huán)形的空隙，設絕熱隔圈(7)置于該空隙內并與所述的U型傳熱管(1)及端蓋(6)形成緊密的配合。
8、 按照權利要求7所述的太陽能真空集熱管，其特征在于所述的絕熱隔圈(7)為陶瓷材料；或者所述的絕熱隔圈(7)為橡膠材料。
9、 按照權利要求1或2或3或4或7所述的太陽能真空集熱管，其特征在于所述的U型傳熱管(1)為實心的結構。
10、 按照權利要求1或2或3或4或7所述的太陽能真空集熱管，其特征在于所述的U型傳熱管(1)內為長度方向貫通的通孔結構。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能真空集熱管，在其橫向剖面的投影上，U型傳熱管(1)上的一個直管上的吸熱片(3)與另一個直管上的吸熱片(3)之間設有間隙；或者U型傳熱管1上一個直管上的吸熱片(3)與另一個直管之間設有間隙。采用上述技術方案，使得U型傳熱管的一側的直管在吸收太陽能溫度升高后，不會通過吸熱片將熱量傳給另一側溫度較低的直管，從而使溫度較高一側的直管與水箱內的溫差更大，極大地提高了U型傳熱管的傳熱效果，也即提高了太陽能熱量的吸收率。
文檔編號F24J2/05GK201277739SQ20082018602
公開日2009年7月22日 申請日期2008年10月10日 優(yōu)先權日2008年10月10日
發(fā)明者周永生 申請人:蕪湖德為爾太陽能有限公司