[發明專利]內凹放熱界面真空循環集熱元件

無效

• 申請號: 200910198640.7
• 申請日: 2009-11-11
• 公開（公告）號: CN102052783A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 施國梁
• 申請（專利權）人: 施國慶
• 主分類號: F24J2/46
• 分類號: F24J2/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及內凹放熱界面真空循環集熱元件。

背景技術

真空插管太陽熱水器可在冬季提供生活熱水，但集熱管內存水熱沉大、得熱少、抗凍性差、會炸管、單管破損會跑水、水質劣化細菌超標。采用熱管集熱元件可以制造管內無水的熱水器，但銅——水熱管造價高、容易凍壞、有的還存在明顯的性能衰退現象。

發明內容

本發明的目的是要提供內凹放熱界面真空循環集熱元件。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案：用置于真空隔熱層內的吸收體，一個由上行管、下行管及放熱端構成的自然循環流道，以及一個內凹的放熱界面組成一個具有內凹放熱界面的真空循環集熱元件。自然循環流道內部灌裝但不充滿液態熱媒，自然循環流道的上行管與置于真空隔熱層內的吸收體低熱阻連接或者與吸收體一體制作。這里，放熱端是相對循環流道而言的；放熱界面是相對集熱元件而言的，有時兩者是指同一個物體。

本發明的有益效果包括：對于可傾斜或垂直安置的場合，循環傳熱無需配備動力、啟動快、抗凍、不炸管、單管損壞仍然能集熱、可制造水質符合衛生標準、得熱多、保溫性能優異的太陽集熱裝置；換熱界面設計自由、對真空度不敏感、可半永久性穩定工作在20～500℃范圍、可用低碳鋼和鋁代替銅、過熱保護的集熱元件能防止空曬事故。

附圖說明

以下結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是一個嵌入式內凹放熱界面真空循環集熱元件結構示圖。

圖2是一個過熱保護內凹罩玻璃管放熱界面真空循環集熱元件結構示圖。

圖中1.上行管；2.下行管；3.放熱端；4.內玻管；5.傳熱翅片；6.真空隔熱層；7.吸收體；8.罩玻璃管；9.內凹段；10.自由端爪；11.熱力元件。

具體實施方式

圖1中，用上行管1、下行管2和內凹的放熱端3構成一個自然循環流道，自然循環流道的上行管1嵌入全玻璃真空集熱管并與集熱管的內玻管4之間采用傳熱翅片5傳熱，組成一個嵌入式內凹放熱界面真空循環集熱元件。

圖1實施例嵌入式真空循環集熱元件在陽光下作放熱端3高置的傾斜安裝，使斜虛線所示的熱媒液面呈水平狀態。陽光透過罩玻璃管在集熱管內玻管4的吸收膜上轉換為熱能，熱能通過內玻管4和傳熱翅片5傳給上行管1內的熱媒并使熱媒受熱膨脹通過上行管1上浮，在自然循環流道的管狀放熱端3處，熱媒放出熱能溫度降低下沉進入下行管2，下沉到底后再次進入上行管1被加熱并上浮。如此沿帶箭頭曲線所示途徑周而復始循環集熱。

自然循環流道灌裝熱媒前應除氣，灌裝完畢應進行封閉。自然循環流道的設計和熱媒的選擇及其灌裝量應滿足：1)自然循環的建立；2)熱媒性能穩定不容易熱分解、飽和蒸汽壓低、不與自然循環流道發生化學反應；3)自然循環流道內保有熱媒膨脹空間使熱媒凝固或者空曬體積膨脹時不對有關零部件產生有害影響；4)放熱端工況良好。

為減少上行管1與下行管2之間的熱短路，嵌入式真空循環集熱元件還可以采用帶有絕熱層的下行管。

圖2中，用上行管1、下行管2和盤管換熱器放熱端3構成一個自然循環流道，自然循環流道的上行管1與置于真空隔熱層6內的吸收體7一體制作，在真空隔熱層6內設置與下行管2低熱阻連接、帶有自由端爪10的雙金屬片熱力元件11，組成一個過熱保護內凹罩玻璃管放熱界面真空循環集熱元件。盤管換熱器放熱端3與罩玻璃管8內凹段9配合傳熱連接，盤管換熱器放熱端3與罩玻璃管內凹段11之間墊有一個彈性傳熱件以改善傳熱。盤管換熱器放熱端3通過彈性傳熱件和罩玻璃管內凹段11放熱。

正常工作溫度下，盤管換熱器放熱端3通過彈性傳熱件和罩玻璃管8內凹段9放熱。雙金屬片熱力元件11的自由端爪10不與罩玻璃管8接觸。

當集熱元件空曬內部溫度過高時，雙金屬片熱力元件11的自由端爪10受熱外翻至虛線所示位置與罩玻璃管8接觸，部分熱能通過這些自由端爪10和罩玻璃管8散發到環境，使集熱元件的溫度降低實現過熱保護。過熱保護以后能自動解除。

熱力元件11也可與吸收體7低熱阻連接；還可采用記憶合金制造熱力元件。

通過罩玻璃管放熱可以省略可伐密封連接件、密封性好、耐腐蝕。

圖2實施例的上行管1和下行管2之間真空隔熱，對循環集熱十分有利。

圖2實施例中與罩玻璃管內凹段9配合的盤管換熱器放熱端3還可以采用其他形式，譬如與罩玻璃管內凹段9同心布置配合的夾套式換熱器放熱端。

在罩玻璃管非受光區域內表面涂制紅外反射材料，可有效減少集熱元件的輻射熱損。