專利名稱：太陽能冷熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用太陽能制冷、制熱裝置，尤其是涉及同時(shí)制冷和制熱的吸附 式太陽能熱利用裝置。
背景技術(shù)：
太陽能吸附式制冷技術(shù)需要解決的關(guān)鍵問題之一是脫附時(shí)要高效集熱而吸附時(shí) 要高效散熱的矛盾，在此方面，上海交大的王如竹和南京航空航天大學(xué)的黃護(hù)林等提出將 吸附劑直接放在真空管中解決脫附時(shí)高效集熱問題，將管道穿過吸附劑，用通冷水的辦法 解決吸附時(shí)高效散熱的問題，但采用他們的方案在制冷的同時(shí)較難提供高品位的熱水，同 時(shí)，制冷劑在脫附后仍要經(jīng)過冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)后才能實(shí)現(xiàn)制冷，制冷過程需要人力控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制冷和制熱一次性自動完成，制冷不影響制熱效果， 制冷制熱相輔相成的太陽能冷熱管。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案本發(fā)明所述的太陽能冷熱管，由直通 式太陽能真空管、上蓋、上罩、冷凝水接收器、蓄水桶、自動落水閥、金屬冷卻管及其連接管、 補(bǔ)汽管、貯水室殼、下蓋、保溫隔熱層、隔熱管、下罩、蒸發(fā)管等依次組裝構(gòu)成，沸石和水填充 在真空管腔內(nèi)，制冷工作對可以是沸石和水，也可以是活性碳和甲醇，下面是以沸石和水作 為制冷工作對來加以說明的。其特征是采用了二頭開口的直通式全玻璃太陽能真空管、其 上口由上蓋密封；上罩罩于真空管上口和上蓋外；冷凝水接收器設(shè)置在上罩內(nèi)，其上口外 邊沿與上罩內(nèi)壁相切合；蓄水桶設(shè)置在冷凝水接收器的下方由三根導(dǎo)管與冷凝水接收器底 部相連通；自動落水閥設(shè)置在蓄水桶內(nèi)，底坐密閉固定在蓄水桶的底部；用連接管將自動 落水閥的出水口與四根金屬冷卻管連通；金屬冷卻管共四根，也可若干根，呈圓周形設(shè)置于 真空管內(nèi)，與真空管內(nèi)壁保持一定的間隔，其上端穿過上蓋開口于上罩內(nèi)，管壁與上蓋密封 焊接，下端開口于貯水室，管壁與貯水室殼密封焊接；補(bǔ)汽管穿過下蓋和貯水室殼設(shè)置于真 空管的中心部位，其上端不開口，與上蓋保持適當(dāng)距離，下端為進(jìn)汽口，開口于下蓋外，管壁 與下蓋、貯水室殼密封焊接；貯水室殼焊接在下蓋上構(gòu)成貯水室；下蓋密封于真空管下口 ； 保溫隔熱層設(shè)置于下蓋和下罩之間；隔熱管穿過保溫隔熱層，密閉套接在蒸發(fā)管的出入口 和補(bǔ)汽管進(jìn)汽口、引導(dǎo)管之間；蒸發(fā)管的出入口穿過下罩，管壁與下罩密封焊接；如上所述的上蓋、上罩、下蓋、下罩及金屬冷卻管采用與玻璃有相同熱膨脹系數(shù)的 金屬制成，使上蓋、上罩、下蓋、下罩與真空管始終保持較好的密封度；上蓋上設(shè)有若干個(gè)單 向排汽管，該單向排汽管可以是單向閥，也可以是普通管體內(nèi)設(shè)置封圈和封錐，其目的是使 真空管內(nèi)的水蒸汽只能排入上罩腔內(nèi)而不能回流；下蓋上開有若干個(gè)排水微孔和引導(dǎo)管， 起節(jié)流閥作用。上蓋的四周與上罩之間、下蓋的四周與下罩之間可加密封圈用螺絲固定，也 可用其他方法固定。如上所述的補(bǔ)汽管，其進(jìn)汽口處設(shè)有單向閥或封圈和封錐，使外部蒸發(fā)管內(nèi)的水、汽能進(jìn)入補(bǔ)汽管而補(bǔ)汽管中的水、汽不能回流蒸發(fā)管；補(bǔ)汽管管壁除下部約1/4之外，其余 部分和頂部全部開有無數(shù)的微孔，該微孔水能進(jìn)出而沸石顆粒不能進(jìn)入。本發(fā)明的特點(diǎn)是將普通的熱管制熱原理和吸附式制冷原理有機(jī)結(jié)合。上下兩開口 分別由上蓋和下蓋密封后的真空管相當(dāng)于吸附式制冷設(shè)備中的吸附床。上蓋上的單向排 汽管或封圈和封錐結(jié)構(gòu)和補(bǔ)汽管進(jìn)汽口處的單向閥或封圈和封錐結(jié)構(gòu)使制冷劑水只能沿 設(shè)定方向流通而不逆流；與熱管不同的是，所述冷熱管的水蒸汽在頂部遇冷凝結(jié)后，不是直 接回流真空管而是流入冷凝水接收器，再流入蓄水桶內(nèi)蓄積，當(dāng)蓄水桶內(nèi)的水位蓄積到自 動落水閥設(shè)定排放水位時(shí)，自動落水閥自動打開，冷凝水集中排入金屬冷卻管。自動落水閥 技術(shù)由現(xiàn)有技術(shù)如虹吸式自動落水閥(ZL01264053.0)等解決。這樣設(shè)置的作用是1、給真 空管有足夠的蒸發(fā)時(shí)間，便于產(chǎn)生高溫蒸汽，排出大量的水分，在提高制熱效果的同時(shí)為后 面制冷創(chuàng)造條件；2、自動落水閥集中排水時(shí)，冷凝水流經(jīng)金屬冷卻管，一部分順管流入貯水 室；一部分迅速汽化回到上罩腔內(nèi)，使上罩腔內(nèi)短時(shí)間壓力增高，同時(shí)帶走大量熱量，使金 屬冷卻管外圍的溫度劇降，一方面，仍充斥在真空管之內(nèi)金屬冷卻管之外的水蒸汽沿金屬 冷卻管外壁冷凝成水，體積變小、另一方面，因沸石的含水量隨溫度變化而變化，溫度降低， 沸石將脫附的吸附水重新吸回，使真空管內(nèi)的水蒸汽體積進(jìn)一步縮小，兩方面因素使真空 管內(nèi)的壓力突然降低，真空管內(nèi)形成相對真空，實(shí)現(xiàn)自動變壓。此時(shí)，補(bǔ)汽管進(jìn)汽口處的單 向閥打開，或封圈和封錐結(jié)構(gòu)的封錐上抬，蒸發(fā)管中的水、汽進(jìn)入補(bǔ)汽管進(jìn)汽口，壓力降低， 這樣一來，相對于下蓋的上下兩邊，上邊壓力增大，下邊壓力減小，壓差增大，貯水室內(nèi)的水 被從下蓋上的微孔中急速擠出，進(jìn)入蒸發(fā)管，迅速汽化帶走大量的熱量，由蒸發(fā)管進(jìn)入補(bǔ)汽 管和真空管，使蒸發(fā)管外圍的介質(zhì)溫度降低，從而實(shí)現(xiàn)制冷目的。本發(fā)明將水以一定的比例 和沸石混合，并使真空管底部始終保持一定的水分，這樣雖然對沸石的吸附性能有一定的 影響，但這加快了真空管內(nèi)的傳熱傳質(zhì)的速率，提高了太陽能吸收效果。本發(fā)明在制冷過程 中，既利用了吸附劑的吸附作用，更利用了水在汽化和冷凝時(shí)體積變化而產(chǎn)生的壓差作用， 因而制冷效果大大增強(qiáng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、制熱制冷相輔相成，一次性完成，制冷不影響制熱效果，2、利 用了自動落水閥自動排放的特點(diǎn)和水的自重，實(shí)現(xiàn)了制冷自動運(yùn)行，制冷過程不消耗外部 能量，無運(yùn)行成本；3、無需另外專設(shè)冷凝器等設(shè)備，簡單有效，不浪費(fèi)冷卻水。4、與外界光照 強(qiáng)度相適應(yīng)，光照強(qiáng)，蒸發(fā)快，蓄水桶蓄積時(shí)間短，制冷間隔時(shí)間短，持續(xù)供冷效果好，反之 則蓄水時(shí)間變長。因而能適應(yīng)有陽光的任何環(huán)境；


圖Ia為太陽能冷熱管的外觀示意Ib為太陽能冷熱管的中軸剖面加為太陽能冷熱管上端部分放大后的中軸剖面2b為太陽能冷熱管上端部分零部件展開示意3a為太陽能冷熱管下端部分放大后的中軸剖面北為太陽能冷熱管下端部分中軸剖面零部件展開示意如為太陽能冷熱管中間部分橫斷面示意4b為補(bǔ)汽管進(jìn)汽口處采用封圈封錐結(jié)構(gòu)時(shí)封圈封錐結(jié)構(gòu)示意圖
上述八幅附圖中各部件共用統(tǒng)一標(biāo)號。在這八圖中，1真空管，2上罩，3冷凝水接 收器，4蓄水桶，5自動落水閥，6上蓋上的單向排汽管，7上蓋，8和9為自動落水閥與金屬冷 卻管間的連接管，10金屬冷卻管，11補(bǔ)汽管，12吸附劑工作對，13貯水室殼，14補(bǔ)汽管進(jìn)汽 口處的封圈和封錐或單向閥，15下蓋，16下蓋排水微孔下面設(shè)置的引導(dǎo)管，17和21為隔熱 管，18、保溫隔熱層，19下罩，20、蒸發(fā)管
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施與結(jié)構(gòu)，如圖la、b所示，太陽能冷熱管外部 管體由直通式全玻璃太陽能真空管1、上罩2、下罩19密封構(gòu)成，蒸發(fā)管20固接在下罩19 上，如圖2a、b所示，上蓋7密封固定在真空管1上口，上蓋7上設(shè)有單向排汽管6，該單向 排汽管可以是單向閥，也可以是普通管體內(nèi)設(shè)置封圈和封錐，上蓋7的外邊沿可加密封圈 用螺釘與上罩2固接；上罩2的外邊沿密封罩在真空管1的上口外壁；冷凝水接收器3設(shè)置 在上罩2內(nèi)的中上部，其上口外邊沿與上罩2內(nèi)壁相切合；蓄水桶4設(shè)置在冷凝水接收器3 的下方，由三根導(dǎo)管與冷凝水接收器3底部相連通；自動落水閥5設(shè)置在蓄水桶4內(nèi)，底坐 密封固定在蓄水桶4的底部，出水口插入連接管8的上口 ；連接管8穿過上蓋7上的預(yù)留孔 與四根連接管9相連通，連接管8上口處與上蓋7密封焊接；四根連接管9分別與四根金屬 冷卻管10連通；如圖2a、圖3a、圖如所示，四根金屬冷卻管10穿過真空管上蓋7、貯水室殼 13，呈圓周形排布在真空管1腔內(nèi)，與真空管1內(nèi)壁間隔一定的距離，其上端開口于上罩2 內(nèi)且管壁與上蓋7密封焊接，下端開口于貯水室且管壁與貯水室殼13頂部密封焊接；補(bǔ)汽 管11穿過下蓋15和貯水室殼13頂部，設(shè)置在真空管1的中心部位，其上端不開口，與上蓋 7保持適當(dāng)距離，下端為進(jìn)汽口，開口于下蓋15外，管壁與下蓋15及貯水室殼13頂部密封 焊接，補(bǔ)汽管11管壁上部約3/4部分及頂部留有無數(shù)的小氣孔，使水分子能進(jìn)出而沸石不 能進(jìn)入，下部約1/4不留孔，目的是讓真空管內(nèi)留有一定的水，利于對流傳熱；封圈封錐或 是單向閥14設(shè)置于補(bǔ)汽管11進(jìn)汽口處，使水或汽只能進(jìn)入補(bǔ)汽管11而不能回流；將貯水 室殼13與下蓋15密封焊接，構(gòu)成貯水室，用于臨時(shí)貯存自動落水閥5排下的冷凝水；用顆 粒大于補(bǔ)汽管11管壁上小孔直徑的沸石和適當(dāng)比例的水作為吸附工作對12填滿真空管1 內(nèi)的剩余空間；如圖3a、b所示，下蓋15密封固定在真空管1下口，蓋上開有若干個(gè)排水微 孔，排水微孔下面設(shè)有引導(dǎo)管16，引導(dǎo)管16插入下面的隔熱管21，隔熱管21穿過保溫隔熱 層18與蒸發(fā)管20的進(jìn)水口密閉套接，負(fù)責(zé)將水承接引導(dǎo)到蒸發(fā)管20的進(jìn)水口內(nèi)；保溫隔 熱層18設(shè)置于下蓋15和下罩19之間；隔熱管17穿過保溫隔熱層18的中央，一端密閉套 接于補(bǔ)汽管11的進(jìn)汽口，一端密閉套接于蒸發(fā)管20的出汽口，保溫隔熱層18與隔熱管17、 21 一同阻止真空管1內(nèi)的熱量外泄；下罩19包在保溫隔熱層18的外面，其上邊沿與下蓋 15的外邊沿加密封圈用螺絲固定；蒸發(fā)管20的進(jìn)出口穿過下罩19，其進(jìn)水口密閉插接在隔 熱管21的下端，出汽口密閉插接在隔熱管17的下端，蒸發(fā)管20的管壁與下罩19焊接，蒸 發(fā)管20的進(jìn)水管分三層次連接于出汽管上，這樣設(shè)置的目的在于，在制冷間斷時(shí)即使有少 量的水漏入蒸發(fā)管20中，也只會在最底層管中結(jié)冰而不會整個(gè)堵塞蒸發(fā)管20。將所述太陽 能冷熱管按一定的角度，上端置于蓄熱水箱中，下端置于蓄冷水箱中固定安裝在戶外，在陽 光正常的情況下即可實(shí)現(xiàn)持續(xù)供冷，同時(shí)還能提供較高品位的熱水。
權(quán)利要求
1.一種太陽能冷熱管，由直通式太陽能真空管、上蓋、上罩、冷凝水接收器、蓄水桶、自 動落水閥、金屬冷卻管及其連接管、補(bǔ)汽管、貯水室殼、下蓋、保溫隔熱層、隔熱管、下罩、蒸 發(fā)管等依次組裝構(gòu)成，吸附劑工作對填充在真空管腔內(nèi)，其特征是采用了 二頭開口的直通 式全玻璃太陽能真空管、其上口由上蓋密封；上罩罩于真空管上口和上蓋外；冷凝水接收 器設(shè)置在上罩內(nèi)，其上口外邊沿與上罩內(nèi)壁相切合；蓄水桶設(shè)置在冷凝水接收器的下方由 三根導(dǎo)管與冷凝水接收器底部相連通；自動落水閥設(shè)置在蓄水桶內(nèi)，底坐密閉固定在蓄水 桶的底部；用連接管將自動落水閥的出水口與四根金屬冷卻管連通；金屬冷卻管共四根， 也可若干根，呈圓周形設(shè)置于真空管內(nèi)，與真空管內(nèi)壁保持一定的間隔，其上端穿過上蓋開 口于上罩內(nèi)，管壁與上蓋密封焊接，下端開口于貯水室，管壁與貯水室殼密封焊接；補(bǔ)汽管 穿過下蓋和貯水室殼頂設(shè)置于真空管的中心部位，其上端不開口，與上蓋保持適當(dāng)距離，下 端為進(jìn)汽口，開口于下蓋外，管壁與下蓋、貯水室殼密封焊接；貯水室殼焊接在下蓋上構(gòu)成 貯水室；下蓋密封于真空管下口 ；保溫隔熱層設(shè)置于下蓋和下罩之間；隔熱管穿過保溫隔 熱層，密閉套接在蒸發(fā)管的出入口與補(bǔ)汽管進(jìn)汽口、引導(dǎo)管之間；蒸發(fā)管的出入口穿過下 罩，管壁與下罩密封焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能冷熱管，其特征是上蓋、上罩、下蓋、下罩及金屬冷卻 管采用與玻璃有相同熱膨脹系數(shù)的金屬制成，使上蓋、上罩、下蓋、下罩與真空管始終保持 較好的密封度；上蓋上設(shè)有若干個(gè)單向排汽管，該單向排汽管可以是單向閥，也可以是普通 管體內(nèi)設(shè)置封圈和封錐，其目的是使真空管內(nèi)的水蒸汽只能排入上罩腔內(nèi)而不能回流；下 蓋上開有若干個(gè)排水微孔和引導(dǎo)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能冷熱管，其特征是補(bǔ)汽管進(jìn)汽口處設(shè)有單向閥或封 圈和封錐，使外部蒸發(fā)管內(nèi)的水、汽能進(jìn)入補(bǔ)汽管而補(bǔ)汽管中的水、汽不能回流蒸發(fā)管；補(bǔ) 汽管管壁除下部約1/4之外，其余部分和頂部全部開有無數(shù)的微孔，該微孔水能進(jìn)出而沸 石顆粒不能進(jìn)入。
全文摘要
一種太陽能冷熱管，屬太陽能熱利用領(lǐng)域，其特點(diǎn)是直通式太陽能真空管的上下開口由上下蓋密封，上蓋設(shè)有單向排汽管，上罩罩于真空管上口外，冷凝水接收器設(shè)置在上罩內(nèi)，與蓄水桶、自動落水閥、連接管、金屬冷卻管、貯水室依次密閉通連，下蓋、保溫隔熱層、隔熱管、下罩、蒸發(fā)管依次固定在真空管下口，下蓋設(shè)有排水微孔，補(bǔ)汽管設(shè)置在真空管的中心部位，其進(jìn)汽口開口于下蓋外且設(shè)有堵圈堵錐或單向閥；吸附劑工作對填充在真空管腔內(nèi)。本發(fā)明目的在于提供一種制冷和制熱一次性自動完成的太陽能裝置，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是制冷和制熱一次性自動完成，制冷不影響制熱效果，無運(yùn)行成本。
文檔編號F25B27/00GK102109243SQ20091026401
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者盧志保 申請人:盧志保