專利名稱：太陽能冷熱管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用太陽能制冷、制熱裝置，尤其是涉及同時制冷和制熱的 吸附式太陽能熱利用裝置。
背景技術：
太陽能吸附式制冷技術需要解決的關鍵問題之一是脫附時要高效集熱而吸附時 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的黃護林等提出將 吸附劑直接放在真空管中解決脫附時高效集熱問題，將管道穿過吸附劑，用通冷水的辦法 解決吸附時高效散熱的問題，但采用他們的方案在制冷的同時較難提供高品位的熱水，同 時，制冷劑在脫附后仍要經過冷凝、節流、蒸發后才能實現制冷，制冷過程需要人力控制。
實用新型內容本實用新型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。為實現上述目的，本實用新型采取下述技術方案本實用新型所述的太陽能冷熱 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、補汽管、貯水室殼、下蓋、保溫隔熱層、隔熱管、下罩、蒸發管等依次組裝構成，吸 附劑工作對填充在真空管腔內，具體的，沸石和水填充在真空管腔內，制冷工作對可以是沸 石和水，也可以是活性炭和甲醇及其他工作對，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；冷凝水接收器設置在上罩內，其上口外邊沿與上罩內壁相切合； 蓄水桶設置在冷凝水接收器的下方由三根導管與冷凝水接收器底部相連通；自動落水閥 設置在蓄水桶內，底座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，呈圓周形設置于真空管內，與真空管內 壁保持一定的間隔，其上端穿過上蓋開口于上罩內，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；補汽管穿過下蓋和貯水室殼設置于真空管的中心部位，其上 端不開口，與上蓋保持適當距離，下端為進汽口，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成貯水室；下蓋密封于真空管下口 ；保溫隔熱層設置于下 蓋和下罩之間；隔熱管穿過保溫隔熱層，密閉套接在蒸發管的出入口和補汽管進汽口、引導 管之間；蒸發管的出入口穿過下罩密閉插入對應的隔熱管下端，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；上蓋上設有若干個單 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設置封圈和封錐，其目的是使 真空管內的水蒸汽只能排入上罩腔內而不能回流；下蓋上開有若干個排水微孔和引導管， 排水微孔起節流閥作用。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，也可用其他方法密封固定。[0006]如上所述的補汽管，其進汽口處設有單向閥或封圈和封錐，使外部蒸發管內的水、 汽能進入補汽管而補汽管中的水、汽不能回流蒸發管；補汽管管壁除下部約1/4之外，其余 部分和頂部全部開有無數的微孔，該微孔水能進出而沸石顆粒不能進入。本實用新型的特點是將普通的熱管制熱原理和吸附式制冷原理有機結合。上 下兩開口分別由上蓋和下蓋密封后的真空管相當于吸附式制冷設備中的吸附床。上蓋上 的單向排汽管和補汽管進汽口處的單向閥或封圈和封錐結構使作為制冷劑的水只能沿設 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從真空管中經上蓋上的單 向排汽管進入上罩，在頂部遇冷凝結后，不是直接回流真空管而是流入冷凝水接收器，再 流入蓄水桶內蓄積，當蓄水桶內的水位蓄積到自動落水閥設定排放水位時，自動落水閥自 動打開，冷凝水集中排入金屬冷卻管。自動落水閥技術由現有技術如虹吸式自動落水閥 (ZL01264053. 0)等解決。這樣設置的作用是1、給真空管有足夠的蒸發時間，便于產生高 溫蒸汽，排出大量的水分，在提高制熱效果的同時為后面制冷創造條件；2、自動落水閥集中 排水時，冷凝水流經金屬冷卻管，一部分順管流入貯水室；一部分迅速汽化回到上罩腔內， 使上罩腔內短時間壓力增高，同時帶走大量熱量，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 真空管內的水蒸汽體積進一步縮小，兩方面因素使真空管內的壓力突然降低，真空管內形 成相對真空，實現自動變壓。此時，上蓋上的單向排汽管關閉，補汽管進汽口處的單向閥打 開，或封圈和封錐結構的封錐上抬，蒸發管中的水、汽進入補汽管進汽口而壓力降低，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，貯水室內的水被從 下蓋上的微孔中急速擠出，進入蒸發管，迅速汽化帶走大量的熱量，由蒸發管進入補汽管和 真空管，使蒸發管外圍的介質溫度降低，從而實現制冷目的。本實用新型將水以一定的比例 和沸石混合，并使真空管底部始終保持一定的水分，這樣雖對沸石的吸附性能有一定的影 響，但這加快了真空管內的傳熱傳質的速率，提高了太陽能吸收效果。本實用新型在制冷過 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體積變化而產生的壓差作 用，因而制冷效果大大增強。本實用新型的優點是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和水的自重，實現了制冷自動運行，制冷過程不消耗 外部能量，無運行成本；3、無需另外專設冷凝器等設備，簡單有效，不浪費冷卻水。4、與外界 光照強度相適應，光照強，蒸發快，蓄水桶蓄積時間短，制冷間隔時間短，持續供冷效果好， 反之則蓄水時間變長。因而能適應有陽光的任何環境；
圖Ia為太陽能冷熱管的外觀示意圖圖Ib為太陽能冷熱管的中軸剖面圖圖2a為太陽能冷熱管上端部分放大后的中軸剖面圖圖2b為太陽能冷熱管上端部分零部件展開示意圖圖3a為太陽能冷熱管下端部分放大后的中軸剖面圖圖3b為太陽能冷熱管下端部分中軸剖面零部件展開示意圖[0015]圖4a為太陽能冷熱管中間部分橫斷面示意圖圖4b為補汽管進汽口處采用封圈封錐結構時封圈封錐結構示意圖上述八幅附圖中各部件共用統一標號。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補汽管，12吸附劑工作對，13貯水室殼，14補汽管進汽 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置的引導管，17和21為隔熱 管，18、保溫隔熱層，19下罩，20、蒸發管
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的實施與結構，如圖la、b所示，太陽能冷熱管 外部管體由直通式太陽能真空管1、上罩2、下罩19密封構成，該真空管1可以是全玻璃型 也可是內金屬外玻璃型的，蒸發管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，該真空管1如采用全玻璃型時，其上口與上蓋之間可采用熱封技術密封，也 可用現有其他技術密封；如采用內金屬外玻璃型時，則可直接焊接，上蓋7上設有單向排汽 管6，該單向排汽管可以是單向閥，也可以是普通管體內設置封圈和封錐，上蓋7的四周外 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設置在上罩2內的中上部，其上口外邊沿與上罩2內壁相切合；蓄水桶4設置 在冷凝水接收器3的下方，由三根導管與冷凝水接收器3底部相連通；自動落水閥5設置在 蓄水桶4內，底座密封固定在蓄水桶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4a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，與真空管1內壁間隔一定的間隔，其 上端開口于上罩2內且管壁與上蓋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；補汽管11穿過下蓋15和貯水室殼13頂部，設置在真空管1的中心部位，其上 端不開口，與上蓋7保持適當距離，下端為進汽口，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，補汽管11管壁上部約3/4部分及頂部留有無數的小氣孔，使水分 子能進出而沸石不能進入，下部約1/4不留孔，目的是讓真空管內留有一定的水，利于對流 傳熱；封圈封錐如圖4b所示，或是單向閥14設置于補汽管11進汽口處，使水或汽只能進入 補汽管11而不能回流；將貯水室殼13與下蓋15密封焊接，構成貯水室，用于臨時貯存自動 落水閥5排下的冷凝水；用顆粒大于補汽管11管壁上小孔直徑的沸石和適當比例的水作為 吸附工作對12填滿真空管1內的剩余空間；如圖3a、b所示，下蓋15采用相同于上蓋和上 口之間的方法與真空管1下口密封固定，下蓋15上開有若干個排水微孔，排水微孔下面設 有引導管16，引導管16分別插入下面的隔熱管21的上端，隔熱管21穿過保溫隔熱層18， 上端分別密閉套接在引導管16上，下端分別密閉套接在蒸發管20的進水口上；隔熱管17 穿過保溫隔熱層18的中央，上端密閉套接在補汽管11的進汽口上，下端密閉套接在蒸發管 20的出汽口上；保溫隔熱層18設置于下蓋15和下罩19之間，與隔熱管17、21 —同阻止真 空管1內的熱量外泄；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；蒸發管20的進出口穿過下罩19，其進水口分別密閉插接在隔熱管21 的下端，出汽口密閉插接在隔熱管17的下端，管壁與下罩19焊接，蒸發管20的進水管分三層次連接于出汽管上，這樣設置的目的在于，在制冷間斷時即使有少量的水漏入蒸發管20 中，也只會在最底層管中結冰而不會整個堵塞蒸發管20。將所述太陽能冷熱管若干支，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，并用管道通往用 戶，在陽光正常的情況下即可實現持續供冷，同時還能提供較高品位的熱水。
權利要求一種太陽能冷熱管，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、補汽管、貯水室殼、下蓋、保溫隔熱層、隔熱管、下罩、蒸發管等依次組裝構成，吸附劑工作對填充在真空管腔內，其特征是采用了二頭開口的直通式太陽能真空管、其上口由上蓋密封；上罩罩于真空管上口和上蓋外；冷凝水接收器設置在上罩內，其上口外邊沿與上罩內壁相切合；蓄水桶設置在冷凝水接收器的下方由三根導管與冷凝水接收器底部相連通；自動落水閥設置在蓄水桶內，底座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，呈圓周形設置于真空管內，與真空管內壁保持一定的間隔，其上端穿過上蓋開口于上罩內，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；補汽管穿過下蓋和貯水室殼頂設置于真空管的中心部位，其上端不開口，與上蓋保持適當距離，下端為進汽口，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成貯水室；下蓋密封于真空管下口；保溫隔熱層設置于下蓋和下罩之間；隔熱管穿過保溫隔熱層，密閉套接在蒸發管的出入口與補汽管進汽口、引導管之間；蒸發管的出入口穿過下罩密閉插入對應的隔熱管下端，管壁與下罩密封焊接。
2.根據權利要求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的金屬制成；上蓋上設有若干個單向排汽管；下蓋上開 有若干個排水微孔和引導管。
3.根據權利要求1所述的太陽能冷熱管，其特征是補汽管進汽口處設有單向閥；補汽 管管壁除下部約1/4之外，其余部分和頂部全部開有無數個水能進出而沸石顆粒不能進入 的微孔。
專利摘要一種太陽能冷熱管，屬太陽能熱利用領域，其特點是直通式太陽能真空管的上下開口由上下蓋密封，上蓋設有單向排汽管，上罩罩于真空管上口外，冷凝水接收器設置在上罩內，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、蒸發管依次固定在真空管下口，下蓋設有排水微孔，補汽管設置在真空管的中心部位，其進汽口開口于下蓋外且設有堵圈堵錐或單向閥；吸附劑工作對填充在真空管腔內。本實用新型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，其優點是制冷和制熱一次性自動完成，制冷不影響制熱效果，無運行成本。
文檔編號F25B27/00GK201706771SQ200920284878
公開日2011年1月12日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者盧志保 申請人:盧志保