本發(fā)明涉及太陽(yáng)能光熱利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及太陽(yáng)能集熱裝置，具體涉及一種集熱元件及集熱裝置。

背景技術(shù)：

集熱元件(hce)是太陽(yáng)能槽式熱發(fā)電聚光器的組成部件。槽式聚光器通過(guò)用凹面鏡將太陽(yáng)光聚集到一條焦線上。在這條焦線的位置放置集熱元件，可將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化成熱能。

目前，集熱元件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，典型結(jié)構(gòu)包含一支不銹鋼管和與其同心安裝的玻璃管。在不銹鋼管上鍍太陽(yáng)能選擇性吸收涂層以提高效率，硼硅玻璃管內(nèi)外壁均鍍減反射涂層，增加太陽(yáng)輻射對(duì)玻璃外管的透過(guò)率，提高集熱管性能。

玻璃管和不銹鋼管之間形成一個(gè)環(huán)形空間。

為了進(jìn)一步提高效率，這個(gè)環(huán)形空間于兩端密封并抽真空。

環(huán)形空間的密封是通過(guò)在不銹鋼管和硼硅玻璃管之間安裝膨脹補(bǔ)償裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。膨脹裝置通過(guò)不銹鋼連接環(huán)，一端與玻璃管相連，另一端與不銹鋼管相連。

有了膨脹裝置，不銹鋼管和玻璃管之間的線膨脹量差異問(wèn)題得以解決。

上述技術(shù)在美國(guó)專利1,946,184、ep282281(a1)中已有詳細(xì)描述。

另外，日本專利jp58-98561(u)提出了一種將波紋管至于中央金屬管和玻璃罩管之間的太陽(yáng)能集熱管。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以增加集熱管的有效長(zhǎng)度。

美國(guó)專利4,886,048描述了一種用鉑金薄膜作為氫吸收裝置的集熱元件。

在美國(guó)專利6,705,311b1中，介紹了安裝屏蔽裝置的必要性，防止內(nèi)部輻射加熱玻璃金屬過(guò)渡件。

美國(guó)專利7,013,887描述了一種槽式拋物面集熱器用的集熱管。這份專利描述了如何安裝波紋管可以阻擋內(nèi)部輻射加熱玻璃金屬過(guò)渡件。該專利也同樣可以增加集熱管的有效長(zhǎng)度。波紋管(即膨脹裝置)設(shè)置在玻璃套管和中央金屬管形成的環(huán)形空間內(nèi)。波紋管伸入環(huán)形空間，伸入深度需足夠阻擋內(nèi)輻射，否則內(nèi)輻射將照到玻璃金屬過(guò)渡件而引起破裂。

然而，上述技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的問(wèn)題。由于波紋管受輻射加熱，且周?chē)h(huán)境中的灰塵能夠停留在波紋管內(nèi)，應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂經(jīng)常發(fā)生。受到這個(gè)問(wèn)題影響的集熱元件超過(guò)一百萬(wàn)支， 需要更換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種集熱元件及集熱裝置，通過(guò)使用外置波紋管，可以避免污垢沉積在波紋管的波紋中。并且不讓波紋管暴露是輻射下，可以避免輻射引起的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。而通過(guò)將玻璃金屬封接置于波紋管下方，同樣可以增加集熱元件的有效面積。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采取的具體技術(shù)方案是：

一種集熱元件，包括：

至少一中央金屬管；

環(huán)繞所述中央金屬管的一玻璃管；

所述玻璃管的兩端連接有玻璃金屬過(guò)渡件；

所述中央金屬管的兩端環(huán)繞有折疊波紋管；在所述折疊波紋管內(nèi)壁和所述中央金屬管的外壁之間形成有第一環(huán)形空間；

所述玻璃金屬過(guò)渡件至少部分插入到上述第一環(huán)形空間中。

優(yōu)選地，所述玻璃金屬過(guò)渡件完全插入到第一環(huán)形空間中，所述玻璃管部分插入第一環(huán)形空間中。

進(jìn)一步地，所述折疊波紋管具有一內(nèi)端和一外端；所述玻璃金屬過(guò)渡件與一連接件的一端連接；該連接件的另一端與折疊波紋管的內(nèi)端連接；所述折疊的波紋管的外端與一中央管接頭的一端連接；所述中央管接頭的另一端固接于所述中央金屬管。

進(jìn)一步地，所述連接件由一個(gè)或多個(gè)固接在一起的金屬環(huán)構(gòu)成。

在一種特殊的配置里，所述玻璃管兩端的直徑縮小到接近玻璃金屬過(guò)渡件的端部大小。

在一種特殊的配置里，所述連接件為錐形。

在一種特殊的配置里，還包括安裝于所述金屬管和玻璃金屬過(guò)渡件之間的一第一內(nèi)部屏蔽。

在一種特殊的配置里，還包括安裝于所述折疊波紋管和金屬管之間的一第二內(nèi)部屏蔽。

在一種特殊的配置里，所述折疊波紋管、連接件及中央管接頭共同構(gòu)成一膨脹補(bǔ)償裝置，所述膨脹補(bǔ)償裝置為錐形。

在一種特殊的配置里，所述第一內(nèi)部屏蔽及所述第二內(nèi)部屏蔽均設(shè)有反射涂層，用以減少熱輻射，和/或?qū)⒙┏龅奶?yáng)輻射反射到中央金屬管上。

在一種特殊的配置中，還包括以所述中央管接頭為中軸線對(duì)稱形成的另一端。

在一種特殊的配置中，所述中央管接頭設(shè)有多個(gè)開(kāi)口。

一種集熱裝置，包括前述的集熱元件及一線性聚光器；所述集熱元件放置于所述線性聚光器的焦線上。

進(jìn)一步地，所述線性聚光器選自線性拋物面聚光器和菲涅爾式聚光器中的一種。

通過(guò)采取上述技術(shù)方案，將折疊波紋管外置，避免其受熱輻射發(fā)生腐蝕開(kāi)裂的現(xiàn)象，并且，連接折疊波紋管與玻璃管的連接結(jié)構(gòu)設(shè)置于折疊波紋管下方，可有效增加集熱面積。

附圖說(shuō)明

圖1為集熱裝置整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2a為本發(fā)明一實(shí)施例中集熱元件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2b為本發(fā)明一實(shí)施例中膨脹補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2c為本發(fā)明另一實(shí)施例中膨脹補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例中集熱元件中第一環(huán)形空間的形成示意圖。

圖4a為本發(fā)明又一實(shí)施例中集熱元件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4b為本發(fā)明又一實(shí)施例中集熱元件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明又一實(shí)施例中集熱元件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。

如圖1所示，集熱元件2放置在線性拋物面聚光器1焦線上，構(gòu)成一集熱裝置，在一些其他的實(shí)施例中，可采用其他類型的線性聚光器代替線性拋物面聚光器，例如菲涅爾式聚光器。

如圖2a所示，在一實(shí)施例中，集熱元件2包括：中央金屬管3，其周?chē)h(huán)繞玻璃管4；玻璃管4的兩端直接和玻璃金屬過(guò)渡件5焊接相連；連接中央金屬管3和玻璃金屬過(guò)渡件5的膨脹補(bǔ)償裝置15。

如圖2b所示，膨脹補(bǔ)償裝置15可以使中央金屬管3和玻璃金屬過(guò)渡件5互相連接且可以沿長(zhǎng)度方向相對(duì)滑動(dòng)方向、保證玻璃金屬過(guò)渡件5和中央金屬管3之間的真空密封；其中膨脹補(bǔ)償裝置15包括折疊波紋管7、連接件6和中央管接頭8。

折疊波紋管7環(huán)繞在中央金屬管3周?chē)?，如圖3所示，在折疊波紋管7和中央金屬管3 之間形成有第一環(huán)形空間11。

在本實(shí)施例中，玻璃金屬過(guò)渡件5完全插入到第一環(huán)形空間11中，玻璃管4部分插入第一環(huán)形空間11中。在一些其他的實(shí)施例中，玻璃金屬過(guò)渡件5可至少部分插入到上述第一環(huán)形空間中11，也可同樣實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)的目的。

折疊波紋管7具有內(nèi)端9和外端10；如圖2a所示，玻璃金屬過(guò)渡件5焊接到連接件6上；連接件6的另一端焊接到折疊波紋管7的內(nèi)端9；在其他一些實(shí)施例中，如圖4a所示，還包括與連接件6連接的連接件12，可根據(jù)不同折疊波紋管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇設(shè)置。連接件6和連接件12均由一個(gè)或多個(gè)焊接在一起的金屬環(huán)構(gòu)成。折疊波紋管7的外端10和中央管接頭8焊接。

在又一實(shí)施例中，如圖4a所示，玻璃管4的兩端直徑縮小到接近玻璃金屬過(guò)渡件5端部大小；用玻璃車(chē)床可以很容易加工這種縮徑。

在又一實(shí)施例中，如圖2b及圖4a所示，連接件6是錐形的，通過(guò)此結(jié)構(gòu)，可允許給焊縫和玻璃金屬過(guò)渡件5做涂層以防腐蝕。

在又一實(shí)施例中，如圖4a所示，安裝內(nèi)部屏蔽13，以避免內(nèi)部輻射加熱玻璃金屬過(guò)渡件5。

在又一實(shí)施例中，如圖2a所示，通過(guò)內(nèi)部屏蔽14可以減少折疊波紋管7上的熱輻射載荷。

在又一實(shí)施例中，如圖2c及圖4b所示，膨脹補(bǔ)償裝置15為錐形結(jié)構(gòu)，使設(shè)計(jì)可以更緊湊且提高靈活性。

在又一實(shí)施例中，內(nèi)部屏蔽13、14上均可以做涂層，這種涂層可以減少熱輻射，或/且把漏出的太陽(yáng)輻射反射到中央金屬管上。這種涂層可以是鋁或銀，通過(guò)化學(xué)或真空沉積制得。采用充分的屏蔽避免波紋管被輻射加熱；可使折疊波紋管的工作溫度保持盡可能低。

在又一實(shí)施例中，如圖5所示，集熱元件2可以以中央管接頭8為中軸線對(duì)稱設(shè)計(jì)另一端。采用這種方式，再配合設(shè)置線性聚光器，可使集熱裝置的長(zhǎng)度進(jìn)一步增加。進(jìn)一步加大中央管接頭8的尺寸并設(shè)置多個(gè)開(kāi)口，可使多個(gè)集熱元件之間可以形成一個(gè)大真空空間。

上述實(shí)施例中，玻璃管的材質(zhì)選自玻璃，比如膨脹系數(shù)為3.3×10^-6k^-1或5.0×10^-6k^-1的硼硅玻璃；中央金屬管的材質(zhì)選自鋼，比如不銹鋼、碳鋼、合金鋼等；玻璃金屬過(guò)渡件中的玻璃的材質(zhì)選自選自玻璃，比如膨脹系數(shù)為3.3×10^-6k^-1或5.0×10^-6k^-1的硼硅玻璃，金屬材質(zhì)選自膨脹系數(shù)在4×10^-6k^-1到20×10^-6k^-1之間的任何金屬；連接件的材質(zhì)選自不銹鋼。

為了驗(yàn)證前述本申請(qǐng)通過(guò)解決相關(guān)技術(shù)問(wèn)題獲得的技術(shù)效果，特別進(jìn)行了破壞性試驗(yàn)，將本申請(qǐng)各實(shí)施例中的產(chǎn)品與現(xiàn)有技術(shù)的集熱元件進(jìn)行了比較，結(jié)果為有效長(zhǎng)度增加了超過(guò) 1％，達(dá)到98％；熱損失降低3％，且在試驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)任何缺陷。

本申請(qǐng)各實(shí)施例描述的集熱元件可以使用于太陽(yáng)能熱發(fā)電電站或太陽(yáng)能熱輔助石油萃取裝置。均可獲得良好的使用效果。

需說(shuō)明的是，雖然本發(fā)明以前述的實(shí)施例描述如上，但其并不能用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，做些許的改動(dòng)與修飾，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。