CN115930461B - 一种高效吸收辐射热能的吸热板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效吸收辐射热能的吸热板，包括吸热板本体。所述的吸热板本体包括若干个盘管以及防护板。所述的盘管为单层的螺旋状，若干个盘管通过之间的连接管贯通连接，盘管与连接管镶设至防护板内部。所有盘管的一端开口贯通连接有前端管、另一端开口贯通连接有后端管，前端管以及后端管设置于防护板外部。本发明盘管单层布置，不影响吸热板的厚度，进而可以增加螺旋管的圈数，延长导热液在螺旋管内部的容量，提高太阳能的利用效率。

Description

一种高效吸收辐射热能的吸热板

技术领域

本发明属于吸热板技术领域，具体涉及为一种高效吸收辐射热能的吸热板。

背景技术

太阳能吸热板是太阳能利用中一种常见的形式，吸热板内部设有导液管，吸热板吸收太阳能的热量，然后将热量传递给导液管，对导液管中的液体进行加热。

2022年11月4日，中国专利公开了授权公告号为CN217737565U的一种锥形螺旋管太阳能集热器专利，该专利包括进水口、出水口、背板和玻璃盖板以及螺旋管组，螺旋管组由至少两个螺旋管阵列组成，所述螺旋管为锥形，螺旋管外壁上涂有太阳能选择性吸热涂层，螺旋管为中空结构，螺旋管螺矩大于螺旋管直径，螺旋管设有一个集热进口和一个集热出口；螺旋管组后面设有圆弧形聚光反射板，聚光反射板背面为保温材料，保温材料背面为金属背板，螺旋管组前面为玻璃盖板，螺旋管组侧面为边框。太阳光照在螺旋管组上，螺旋管组上的吸热涂层吸收太阳光转化为热能，输送到储热装置。

该专利中螺旋管分为多层布置，该布置方式增加了整个太阳能集热器的厚度，不利于太阳能集热器倾斜角度的调节。同时为了控制太阳能集热器的厚度，螺旋管的圈数必然受限，进而减小了螺旋管的整体长度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高效吸收辐射热能的吸热板，本发明盘管单层布置，不影响吸热板的厚度，进而可以增加螺旋管的圈数，延长导热液在螺旋管内部的容量，提高太阳能的利用效率。

本发明解决现有技术存在的问题所采用的技术方案是：

一种高效吸收辐射热能的吸热板，包括吸热板本体。

所述的吸热板本体包括若干个盘管以及防护板。

所述的盘管为单层的螺旋状，若干个盘管通过之间的连接管贯通连接，盘管与连接管镶设至防护板内部。

所有盘管的一端开口贯通连接有前端管、另一端开口贯通连接有后端管，前端管以及后端管设置于防护板外部。

优选的，所述的吸热板本体背离前端管以及后端管的端面铰接有吸热箱。

吸热箱包括一排若干个换热管、壳体以及与壳体固定联机的第一连接件和第二连接件。

所述的换热管包括螺旋管以及螺旋管两端贯通连接的第一直管和第二直管，第一直管背离螺旋管的一侧同轴固定连接有桨，相邻两个换热管上下颠倒布置，第一直管上设有若干个第一通孔，第二直管上设有若干个第二通孔。

第一连接件包括同一水平面间隔布置的第一腔以及第二腔，第二腔上方贯通连接有第三腔，第二腔与第三腔一侧设有分别与两者贯通连接的上下连接通道，第一腔与第二腔之间通过第一中间通道贯通连接。

第二连接件包括同一水平面间隔布置的第四腔以及第五腔，第四腔与第五腔之间通过第二中间通道贯通连接。

换热管的第二直管转动设置于第一腔内部，桨转动设置于第二腔内部，第一直管转动设置于第三腔内部。

一排换热管 一端端部换热管的第二直管朝上布置，第二直管转动设置于第五腔内部，所述第二连接件外部设有与第四腔贯通连接的出液管。

一排换热管 一端端部换热管的第一直管朝上布置，第一直管连接的第一连接件外部设有与第一腔贯通连接的进液管。

优选的，所述的第一直管以及桨上下两端均设有一个圆形的第一隔板，第二直管上下两端分别设有一个圆形的第二隔板。

第一直管上下两端的第一隔板设置于第三腔内部。

桨上下两端的第一隔板设置于第二腔内部。

第二直管两端的第二隔板设置于第一腔内部。

第一隔板外径与第三腔以及第二腔内径相同，第二隔板外径与第一腔外径相同。

优选的，所述的桨的桨叶端面与第二腔内侧圆周面抵接。

优选的，所述的壳体前端敞口布置，换热管、第一连接件以及第二连接件设置于壳体内部。

所述的壳体敞口处罩设有透光板，出液管以及进液管穿设至壳体外部。

优选的，换热管背离透光板的一侧设有反光板，反光板区域面积大于等于一排换热管所占面积。

优选的，所述的反光板的截面形状为波浪形，螺旋管设置于反光板的波谷中。

优选的，所述的壳体内部中间设有与透光板平行布置的隔热板，隔热板与壳体背板以及壳体侧板组成一个密闭的腔体，密闭的腔体内部填充有吸热储温材料。

密闭的腔体内部设有蛇形管，蛇形管的进出管穿设至壳体外部，蛇形管的进出管分别上均串联有一个截止阀，蛇形管的进出管分别与进液管以及出液管贯通连接。

优选的，密闭的腔体内部填充的吸热储温材料为相变式储温胶囊。

优选的，壳体顶面设有与密闭腔体贯通连接的添液口，添液口上设有闷塞。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果：

（1）螺旋管的高度方向与吸热板的宽度方向一致，不影响吸热板的厚度，进而可以增加螺旋管的圈数，延长导热液在螺旋管内部的容量，提高太阳能的利用效率。

（2）波浪形的反光板可以反射太阳光，对处于背面的螺旋管进行光照加热。

（3）在使用过程中，螺旋管不断旋转，是的螺旋管各个面均能接触到太阳光，进而提高光照利用效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板第一外形图，

图2为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板分解图，

图3为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板第二外形图，

图4为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板吸热箱，

图5为图4去除透光板后效果图，

图6为图4剖视图，

图7为图4内部结构图，

图8为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板中换热管外形图，

图9为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板第一连接件分级图，

图10为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板第一连接件第一剖视图，

图11为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板第一连接件第二剖视图，

图12为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板出口端的第二连接件分解图，

图13为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板入口端的第一连接件剖视图，

图14为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板第二外形图，

图15为图14的剖视图，

图16为图14的分解图，

图17为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板安装框架后的第一位置图，

图18为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板安装框架后的第二位置图，

图19为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板框架剖视图，

图20为图16去除框架后左侧侧视图，

图21为图16去除框架后右侧侧视图，

图22为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板左侧转轴剖视图，

图23为本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板右侧转轴剖视图。

图中：1-换热管、101-螺旋管、102-第一直管、1021-第一通孔、103-桨、104-第一隔板、105-第二直管、1051-第二通孔、106-第二隔板、2-第一连接件、201-第一腔、202-第二腔、203-第三腔、204-上下连接通道、205-第一中间通道、3-第二连接件、301-第四腔、302-第五腔、303-第二中间通道、4-截止阀、5-出液管、6-进液管、7-反光板、8-连接块、9-透光板、10-壳体、1001-透光板安装框、1002-隔热板安装框、1003-添液口、1004-第一铰接架、1005-转轴、1006-转轮、11-隔热板、12-闷塞、13-卡扣、14-相变式储温胶囊、15-蛇形管、16-底框、1601-放置槽、1602-弧形凹槽、1603-滑道、1604-第二铰接架、1605-限位滑槽、17-伸缩杆、18-直线模组、1801-滑动部、19-连接块、20-吸热板本体、2001-盘管、2002-前端管、2003-后端管、2004-连接弯头、2005-防护板、21-连接软管。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。 “大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、 “下”、 “前”、 “后”、 “左”、 “右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、 “相连”、 “连接”、 “固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明一种高效吸收辐射热能的吸热板作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施例一：

一种高效吸收辐射热能的吸热板，包括吸热板本体20，所述的吸热板本体20包括若干个盘管2001以及防护板2005。

所述的盘管2001为单层的螺旋状，与蚊香形状相同，这种布置方式，可以通过增加盘管2001的圈数来增加导热液的加热时间，进而提高对太阳能的利用效率，同时由于是单层布置，不会增加整个吸热板本体20的厚度，利于布置。

若干个盘管2001通过之间的连接管贯通连接，连接管使得所有的盘管2001只有一个总出口一个总进口，盘管2001与连接管镶设至防护板2005内部，防护板2005表面涂装有吸热图层。

所有盘管2001的一端开口贯通连接有前端管2002、另一端开口贯通连接有后端管2003，前端管2002以及后端管2003设置于防护板2005外部。

实施例二：

在上述实施例的基础上，前端管2002以及后端管2003位于防护板2005的前端面上，

所述的吸热板本体20背离前端管2002以及后端管2003的端面（即后端面）铰接有吸热箱。

吸热箱包括若干个布置呈一排的换热管1、壳体10以及与壳体10固定连接的第一连接件2和第二连接件3。

所述的换热管1包括螺旋管101以及螺旋管101两端贯通连接的第一直管102和第二直管105，第一直管102以及第二直管105的轴线与螺旋管101的中心线重合。

第一直管102背离螺旋管101的一侧同轴固定连接有桨103，桨103包含中间的桨轴以及桨轴外侧呈环形阵列分别的若干个桨叶。相邻两个换热管1上下颠倒布置，第一直管102上设有若干个第一通孔1021，第二直管105上设有若干个第二通孔1051。所述的第一直管102以及桨103上下两端均设有一个圆形的同轴布置的第一隔板104，第二直管105上下两端分别设有一个圆形的同轴布置的第二隔板106。

第一连接件2包括同一水平面间隔布置的第一腔201以及第二腔202，第二腔202上方贯通连接有第三腔203，第二腔202与第三腔203一侧设有分别与两者贯通连接的上下连接通道204，第一腔201与第二腔202之间通过第一中间通道205贯通连接，第一中间通道205与第二腔202贯通处与第二腔202相切布置。

上下连接通道204上下两端分别于第二腔202以及第三腔203贯通连接，上下连接通道204与第二腔202贯通连接处和第一中间通道205与第二腔202贯通处分别位于第二腔202中心的两侧。

第二连接件3包括同一水平面间隔布置的第四腔301以及第五腔302，第四腔301与第五腔302之间通过第二中间通道303贯通连接。

换热管1的第二直管105转动设置于第一腔201内部，桨103转动设置于第二腔202内部，第一直管102转动设置于第三腔203内部。

第二直管105外径小于第一腔201的外径，第二通孔105将第二直管105与第一腔201贯通连接。第二直管105两端的第二隔板106设置于第一腔201内部，第二隔板106外径与第一腔201外径相同。

所述的桨103的桨叶端面与第二腔202内侧圆周面抵接。桨103上下两端的第一隔板104设置于第二腔202内部，第一隔板104外径与第二腔202内径相同。

第一直管102的外径小于第三腔203的内径，第一通孔1021将第一直管102与第三腔203贯通连接。第一直管102上下两端的第一隔板104设置于第三腔203内部，第一隔板104外径与第三腔203以及第二腔202内径相同。

一排换热管1 一端端部换热管1的第二直管105朝上布置，第二直管105转动设置于第五腔302内部，所述第二连接件3外部设有与第四腔301贯通连接的出液管5。

一排换热管1 另一端端部换热管1的第一直管102朝上布置，第一直管102以及其上方的桨103与一个第一连接件2贯通转动连接，该第一连接件2外部设有与第一腔201贯通连接的进液管6。

所述的进液管6依次通过连接软管21以及连接弯头2004与前端管2002贯通连接。所述的出液管5依次通过连接软管21以及连接弯头2004与后端管2003贯通连接。

吸热板本体20设置于壳体10设有透光板9的一侧。

导热液通过进液管6流入到第一连接件2的第一腔201内部，然后通过第一中间通道205流入到第二腔202内部，推动桨103旋转，进而带动整根换热管1旋转。之后导热液通过上下连接通道204流入到第三腔203内部，在通过第一通孔1021流入到该换热管1内部。

然后从该换热管1另一端的第二通孔1051排出至下方连接的第一连接件2的第一腔201内部，导热液在流入到第二腔202内部，带动相邻的换热管1旋转。

导热液重复上述流动路径带动所有的换热管1旋转，最后完成加热从出液管5排出。

这种布置方式，可以使换热管1工作的过程中不断旋转，旋转的螺旋管101可以保证每个面都能均匀的接触光照，不存在阴影区，进而提高吸热效率。为了进一步消除阴影区，螺旋管101向下两个相邻的圆管间隔距离大于螺旋管101中圆管截面的直径。

所述的壳体10前端敞口布置，换热管1、第一连接件2以及第二连接件3设置于壳体10内部，第一连接件2以及第二连接件3通过连接块8与壳体10内壁固定连接。

所述的壳体10敞口处罩设有透光板9，出液管5以及进液管6穿设至壳体10外部。

换热管1背离透光板9的一侧设有反光板7，反光板7区域面积大于等于一排换热管1所占面积。反光板7的布置，可以将光照反射在螺旋管101的背面，使得螺旋管101的所有面在同一时刻都能得到光照，吸收热能。

为了进一步优化上述效果，使光照反射后的角度与螺旋管101的径向重合，所述的反光板7的截面形状为波浪形，螺旋管101设置于反光板7的波谷中。

为了透光板9的安装拆卸方便，本实施例中，壳体10内部凸设有黄庄的透光板安装框1001，透光板9与透光板安装框1001通过螺钉固定连接或通过胶粘的方式固定连接。

白天日照相对充足，可以通过吸收太阳光热能的方式对换热管1内部的导热液进行加热，但夜晚缺乏光照，换热管1无法加热。而且，白天吸收太阳光热能的效率也不会达到100%，大部分的热能不会被换热管1吸收，为了对这部分的热能进行利用，同时实现夜间供热的效果。本发明提供了下述实施例：

即，所述的壳体10内部中间设有与透光板9平行布置的隔热板11，隔热板11固定安装于壳体10内部的隔热板安装框1002上，隔热板11于隔热板安装框1002之间设有密封垫或密封圈或涂抹密封胶。隔热板11与壳体10背板以及壳体10侧板组成一个密闭的腔体，密闭的腔体内部填充有吸热储温材料。本实施例中，密闭的腔体内部填充的吸热储温材料为相变式储温胶囊14，相变式储温胶囊14包括胶囊状外壳以及内部填充的相变储能材料。

相变储能材料采用现有技术，是一类利用在某一特定温度下发生物理相态变化以实现能量的存储和释放的储能材料，一般有固- 液、液-气和固- 固相变三种形式。目前固-液相变储能材料的研究和应用最为广泛，其工作原理为：当环境温度高于相变温度时，材料由固态转变为液态并吸收热量；而当环境温度低于相变点时，材料由液态转变为固态释放热量，从而维持环境温度在适宜水平。在相变过程中材料吸收或释放的热量，是材料单一相态温度变化时吸收或释放热量的几十倍甚至几百倍。

所述的壳体10背板内壁上呈矩形阵列分布固定有若干个卡扣13，相变式储温胶囊14卡设至卡扣13内部。

密闭的腔体内部设有蛇形管15，蛇形管15的进出管穿设至壳体10外部，蛇形管15的进出管分别上均串联有一个截止阀4，蛇形管15的进出管分别与进液管6以及出液管5贯通连接。同时在进液管6以及出液管5上同样串联有截止阀4，通过开关相应的截止阀4，来实现白天导热液流入到换热管1内部，夜间导热液流入到蛇形管15内部。

为了控制方便，可将上述的截止阀4变成成电控三通阀，两个电控三通阀分别设置于进液管6以及出液管5与蛇形管15贯通连接处。

为了增加蛇形管15与相变式储温胶囊14之间热交换的效率，隔热板11形成的密闭的腔体内部填充有导热油，在壳体10顶面设有与密闭腔体贯通连接的添液口1003，通过添液口1003向内部添加导热油。添液口1003上设有闷塞12，闷塞12与添液口1003螺纹连接或插接。

为了调节换热管1倾斜的角度，以适应不同的季节、时间段的太阳角，本专利提供了下述的实施例：

增设了底框16，底框16上端面以及前端均敞口布置，在内部形成一个可以容纳壳体10的放置槽1601。放置槽1601相对的两侧内壁均凹设有滑道1603，其中一个滑道1603内部固定有直线模组18，另一个滑道1603内部设有上下相对布置的两个限位滑槽1605。直线模组18与限位滑槽1605平行布置。

壳体10靠近底部的两个侧壁上均设有转轴1005，转轴1005上套设有转轮1006。其中一端转轮1006转动设置于限位滑槽1605内部，另一端的转轮1006外部套设有连接块19，连接块19与直线模组18上的滑动部1801通过螺栓固定连接。

壳体10背面顶部（即背面靠近出液管5以及进液管6部分）的两端分别凸设有一个第一铰接架1004，底框16后端顶面两端分别固定有一个第二铰接架1604，同一侧的第一铰接架1004与第二铰接架1604之间设有一根伸缩杆17，伸缩杆17采用电缸或液压缸，均采用现有技术，伸缩杆7两端分别于第一铰接架1004以及第二铰接架1604铰接，当壳体10水平布置时，伸缩杆7倾斜布置。

本实施例中，壳体10的底面为半圆形，其轴线两端分别设置一个转轴1005，放置槽1601后端凹设有一个弧形凹槽1602，壳体10的半圆形底面插设至弧形凹槽1602内部。

在夜晚，伸缩杆17伸长，使壳体10旋转至水平位置，且透光板9朝下布置。此时吸热板本体20被压在壳体10下方，然后启动直线模组18，将壳体10以及吸热板本体20共同拉动至放置槽1601内部。

天亮后，直线模组18将壳体10从放置槽1601中推出，然后调整伸缩杆17的伸缩量，使壳体10围绕转轴1005轴线旋转，透光板9倾斜朝上布置，吸热板本体20露出，共同吸收太阳能。

这样即可以调整壳体10的角度，同时不使用时，可以使透光板9朝下布置，避免透光板9上落尘，延长透光板9的清洗时间。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种高效吸收辐射热能的吸热板，其特征在于：

包括吸热板本体（20），

所述的吸热板本体（20）包括防护板（2005）以及若干个盘管（2001），

所述的盘管（2001）为单层的螺旋状，若干个盘管（2001）通过之间的连接管贯通连接，盘管（2001）与连接管镶设至防护板（2005）内部，

所有盘管（2001）的一端开口贯通连接有前端管（2002）、另一端开口贯通连接有后端管（2003），前端管（2002）以及后端管（2003）设置于防护板（2005）外部，

所述的吸热板本体（20）背离前端管（2002）以及后端管（2003）的端面铰接有吸热箱，

所述的吸热箱包括一排若干个换热管（1）、壳体（10）以及与壳体（10）固定连接的第一连接件（2）和第二连接件（3），

所述的换热管（1）包括螺旋管（101）以及螺旋管（101）两端贯通连接的第一直管（102）和第二直管（105），第一直管（102）背离螺旋管（101）的一侧同轴固定连接有桨（103），相邻两个换热管（1）上下颠倒布置，第一直管（102）上设有若干个第一通孔（1021），第二直管（105）上设有若干个第二通孔（1051），

第一连接件（2）包括同一水平面间隔布置的第一腔（201）以及第二腔（202），第二腔（202）上方贯通连接有第三腔（203），第二腔（202）与第三腔（203）一侧设有分别与两者贯通连接的上下连接通道（204），第一腔（201）与第二腔（202）之间通过第一中间通道（205）贯通连接，

第二连接件（3）包括同一水平面间隔布置的第四腔（301）以及第五腔（302），第四腔（301）与第五腔（302）之间通过第二中间通道（303）贯通连接，

换热管（1）的第二直管（105）转动设置于第一腔（201）内部，桨（103）转动设置于第二腔（202）内部，第一直管（102）转动设置于第三腔（203）内部，

一排换热管（1） 一端端部换热管（1）的第二直管（105）朝上布置，第二直管（105）转动设置于第五腔（302）内部，所述第二连接件（3）外部设有与第四腔（301）贯通连接的出液管（5），

一排换热管（1）另一端端部换热管（1）的第一直管（102）朝上布置，第一直管（102）连接的第一连接件（2）外部设有与第一腔（201）贯通连接的进液管（6），

所述的进液管（6）依次通过连接软管（21）以及连接弯头（2004）与前端管（2002）贯通连接，

所述的出液管（5）依次通过连接软管（21）以及连接弯头（2004）与后端管（2003）贯通连接，

所述的壳体（10）前端敞口布置，换热管（1）、第一连接件（2）以及第二连接件（3）设置于壳体（10）内部，

所述的壳体（10）敞口处罩设有透光板（9），出液管（5）以及进液管（6）穿设至壳体（10）外部，

换热管（1）背离透光板（9）的一侧设有反光板（7），反光板（7）区域面积大于等于一排换热管（1）所占面积，

所述的反光板（7）的截面形状为波浪形，螺旋管（101）设置于反光板（7）的波谷中，

所述的壳体（10）内部中间设有与透光板（9）平行布置的隔热板（11），隔热板（11）与壳体（10）背板以及壳体（10）侧板组成一个密闭的腔体，密闭的腔体内部填充有吸热储温材料，

密闭的腔体内部设有蛇形管（15），蛇形管（15）的进出管穿设至壳体（10）外部，蛇形管（15）的进出管上均串联有一个截止阀（4），蛇形管（15）的进出管分别与进液管（6）以及出液管（5）贯通连接。

2.根据权利要求1所述的一种高效吸收辐射热能的吸热板，其特征在于：

所述的桨（103）的桨叶端面与第二腔（202）内侧圆周面抵接。

3.根据权利要求1所述的一种高效吸收辐射热能的吸热板，其特征在于：

密闭的腔体内部填充的吸热储温材料为相变式储温胶囊（14）。

4.根据权利要求3所述的一种高效吸收辐射热能的吸热板，其特征在于：

所述的壳体（10）背板内壁上呈矩形阵列分布固定有若干个卡扣（13），相变式储温胶囊（14）卡设至卡扣（13）内部。