專利名稱：中高溫太陽能集熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中高溫太陽能集熱管，該太陽能集熱管帶有復合金屬陶瓷層和雙 減反層。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太陽能集熱管可分為低溫和中高溫兩種，市場上的大部分商品化的太陽能 集熱管用的吸收涂層多為低溫型產(chǎn)品，其涂層結(jié)構(gòu)是以銅或鋁為反射層、以在氮化鋁中包 埋鋁金屬團簇的復合金屬陶瓷薄膜作為吸收層、以氮化鋁薄膜作為減反射層。由于鋁的熔 點較低，其金屬團簇在稍高溫度條件下有均勻化的傾向，從而失去對太陽能選擇性吸收的 能力，因此一般只能在150攝氏度以下使用。為了解決上述問題，中國專利200420115684. 1 公開了一種新的涂層，該太陽能集熱管在基體上依次層疊的太陽能選擇性吸收涂層組成， 該太陽能選擇性吸收涂層由鋁或銅反射層、包埋難熔鈦合金金屬團簇的氮化鈦復合金屬陶 瓷層及氮化鋁或氮化鈦減反射層組成，采用磁控濺射工藝逐層涂復在做為涂層基體的玻璃 內(nèi)管上。該實用新型的涂層具有對太陽光譜優(yōu)異的選擇吸收特性，熱穩(wěn)定性好，對太陽光譜 的全色吸收率彡94% ；黑體總發(fā)射率彡6% ；變色溫度大于300°C。但是該涂層選擇的金屬 材料是稀有貴重金屬，限制了高性能的中高溫型太陽能集熱管的推廣使用。因此，有必要提 供一種新型的太陽能集熱管以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種中高溫太陽能集熱管，該太陽能集熱管的玻璃內(nèi)管外 表面上設置紅外反射層、復合金屬陶瓷層、雙減反層；具有較高的吸收率和較低的發(fā)射率及 耐高溫能力。本發(fā)明的目的是由下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種中高溫太陽能集熱管，包括一個玻 璃內(nèi)管和套裝在玻璃內(nèi)管上的玻璃外管，玻璃內(nèi)管和玻璃外管之間設有真空腔室，所述的 玻璃內(nèi)管外表面上由內(nèi)向外依次設置紅外反射層、選擇性吸收層、內(nèi)減反層和外減反層；所 述的選擇性吸收層是包含有鎳鉻鋁金屬團簇的復合金屬陶瓷層；所述的內(nèi)減反層是包含有 鋁氮+三氧化二鋁+鋁氮氧團簇的薄膜層；所述的外減反層是包含有鋁氮+三氧化二鋁+ 鋁氮氧團簇的薄膜層。本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1、由于本發(fā)明的選擇性吸收層采用鎳鉻合金靶制備，采用價格低廉的鋁、鎳、鉻合 金+氮、氧來形成復合金屬陶瓷薄膜，該復合金屬陶瓷層對太陽能的吸收有極好的效果，有 優(yōu)異的耐高溫能力。2、由于本發(fā)明的集熱管設置了內(nèi)減反層和外減反層，雙減反層對太陽光譜有極低 的發(fā)射比性能。3、本發(fā)明的太陽能集熱管對太陽光譜的全色吸收率為92-95%，總發(fā)射率為 ^5%,涂層抗老化，熱性能穩(wěn)定，可在高于400°C的溫度下使用。
4、本發(fā)明中的集熱管涂層可以采用常規(guī)的磁控濺射工藝實現(xiàn)，便于產(chǎn)品的規(guī)?；?生產(chǎn)及推廣。
以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(剖視圖)圖2是本發(fā)明的玻璃內(nèi)管結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式實施例一參見圖1，本發(fā)明的太陽能集熱管，包括一個玻璃內(nèi)管2和套裝在玻璃內(nèi)管上的玻 璃外管1，玻璃內(nèi)管和玻璃外管之間設有真空腔室3，玻璃內(nèi)管和玻璃外管可以采用同軸方 式設置。參見圖2，(圖2是圖1的橫截面剖視圖，僅顯示玻璃內(nèi)管及涂層結(jié)構(gòu)，不顯示玻璃 外管)所述的玻璃內(nèi)管外表面上由內(nèi)向外依次設置紅外反射層4、選擇性吸收層5、內(nèi)減反 層6和外減反層7 ；所述的選擇性吸收層是包含有鎳鉻鋁金屬團簇的復合金屬陶瓷層；所述 的內(nèi)減反層是包含有鋁氮+三氧化二鋁+鋁氮氧團簇的薄膜層；所述的外減反層是包含有 鋁氮+三氧化二鋁+鋁氮氧團簇的薄膜層。在本實施例中，紅外反射層、選擇性吸收層、內(nèi)減反層和外減反層是使用磁控濺射 設備采用磁控濺射方法在玻璃內(nèi)管外表面上沉積形成的；所述的由內(nèi)向外依次設置是指四 個涂層由內(nèi)向外逐層覆蓋設置。所述的磁控濺射設備是已有技術(shù)中的設備。還可以參照中 國專利200610083743. 5公開的太陽能集熱管真空磁控濺射連續(xù)鍍膜線系統(tǒng)。在本實施例中，所述的紅外反射層由銅質(zhì)材料構(gòu)成，當濺射靶采用銅(Cu)靶時， 玻璃內(nèi)管外表面上就形成銅質(zhì)紅外反射層。該反射層也可以稱為紅外高反射層，該紅外反 射層的厚度為90 140納米，或者不低于90納米，最佳厚度是140納米。在本實施例中，所述的紅外反射層還可以由鋁質(zhì)材料構(gòu)成，當濺射靶采用鋁(Al) 靶時，玻璃內(nèi)管外表面上就形成鋁質(zhì)紅外反射層，該紅外反射層的厚度為< 140納米。在本實施例中，所述的選擇性吸收層是包含有鎳鉻金屬團簇的復合金屬陶瓷層， 該吸收層也可以表示為SS-C復合金屬陶瓷層，該吸收層是當濺射靶采用鎳鉻合金(Ni-Cr) 靶時，在玻璃內(nèi)管外表面上沉積形成的，該吸收層的厚度為80 200納米，最佳厚度是70 納米。該吸收層有良好的光譜選擇性，對于吸收太陽能有著極好的效果。在本實施例中，所述的選擇性吸收層還可以是包含鋁氮+鋁氮氧+鉻氮+鉻氮氧 +鎳氮+鎳氮氧+鋁鎳鉻團簇的吸收層，復合金屬陶瓷層，也可以表示為AlN+NiN+CrN+Al20 3+Ni0+Cr0+AlN0+NiN0+CrN0 陶瓷層。在本實施例中，所述的內(nèi)減反層是不含金屬的薄膜層，該薄膜層中包含 A1N+A1N0+A1203團簇。該減反層光學透過性好，使太陽光能夠順利通過，以減少太陽能集熱 管對陽光的反射。該內(nèi)減反層厚度為20 50納米，最佳厚度是40納米。在本實施例中，所述的外減反層是不含金屬的薄膜層，該薄膜層中包含 A1N+A1N0+A1203團簇。外減反層厚度為20 50納米，最佳厚度為20納米。在本實施例中，玻璃內(nèi)管外表面上的涂層外觀顏色呈深墨綠色。
當本發(fā)明的集熱管內(nèi)的介質(zhì)采用導熱油時，集熱管可在不高于400°C的溫度下使用。
權(quán)利要求
一種中高溫太陽能集熱管，包括一個玻璃內(nèi)管和套裝在玻璃內(nèi)管上的玻璃外管，玻璃內(nèi)管和玻璃外管之間設有真空腔室，其特征在于所述的玻璃內(nèi)管外表面上由內(nèi)向外依次設置紅外反射層、選擇性吸收層、內(nèi)減反層和外減反層；所述的選擇性吸收層是包含有鎳鉻鋁金屬團簇的復合金屬陶瓷層；所述的內(nèi)減反層是包含有鋁氮+三氧化二鋁+鋁氮氧團簇的薄膜層；所述的外減反層是包含有鋁氮+三氧化二鋁+鋁氮氧團簇的薄膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱管，其特征在于所述的紅外反射層的厚度為 90 140納米；所述的選擇性吸收層的厚度為80 200納米；所述的內(nèi)減反層厚度為20 50納米；所述的外減反層厚度為20 50納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能集熱管，其特征在于所述的紅外反射層由銅質(zhì)材料 構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能集熱管，其特征在于所述的紅外反射層由鋁質(zhì)材料 構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能集熱管，其特征在于所述的選擇性吸收層是包 含鋁氮+鋁氮氧+鉻氮+鉻氮氧+鎳氮+鎳氮氧+鋁鎳鉻團簇的吸收層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中高溫太陽能集熱管，包括一個玻璃內(nèi)管和套裝在玻璃內(nèi)管上的玻璃外管，玻璃內(nèi)管和玻璃外管之間設有真空腔室，其特征在于所述的玻璃內(nèi)管外表面上由內(nèi)向外依次設置紅外反射層、選擇性吸收層、內(nèi)減反層和外減反層；所述的選擇性吸收層是包含有鎳鉻鋁金屬團簇的復合金屬陶瓷層；所述的內(nèi)減反層是包含有鋁氮+三氧化二鋁+鋁氮氧團簇的薄膜層；所述的外減反層是包含有鋁氮+三氧化二鋁+鋁氮氧團簇的薄膜層。所述涂層呈深墨綠色。本發(fā)明的太陽能集熱管對太陽光譜的全色吸收率α≥94％，總發(fā)射率ε≤5％，可常年在高于400℃的溫度下使用。
文檔編號F24J2/46GK101886847SQ20091008376
公開日2010年11月17日 申請日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者范天方, 范維海 申請人:范天方;范維海