内热式自然辐射能集热器 (一)、技术领域
本发明涉及一种内热式进行自然辐射能辐射换热装置的集热器。
(二)、背景技术
不仅对阳光直射，还特别对全谱漫射的吸收予以着重考虑而设计的集热器称之为自然热辐射能集热器，其目的是在阳光非直射情况下(如凌晨、傍晚时刻，阴、雨、雪天气，背阴位置，甚至黑夜)也能发挥集热功能。
本发明的第一设计人所设计的，于2001年7月31日申报的专利(昼夜辐射能换热高效热存积装置-ZL01123555.1，全天候集热装置-ZL01232717.4)中的集热器即是一种自然辐射能集热器，但其结构为目前普遍采用的外热式，即吸收器在工质之外。外热式方案要避免和减少吸收器外表面的反射或本征辐射造成的热损失，则对表面附膜提出较高要求，存在一定的设计和制作难度，对应带来制作成本高和热损失难以降低的缺点和不足。
(三)、发明内容
本发明目的在于：弥补现有外热式集热器的不足，提高辐射换热和热传递效率，从而避免或降低吸收器附膜地制作成本和难度。
本发明的技术方案是采用将吸热器浸置于工质之内的内热式结构。
所述的内热式自然辐射能集热器，其特征是：由外向内依次为透明壳体、工质、吸收器、占空体，层层嵌套的全封闭构件。
所述的内热式自然辐射能集热器，其特征是：透明壳体为一双层形成真空夹层的透明封闭容器，其上留有引导口。
所述的内热式自然辐射能集热器，其特征是：工质为充满透明壳体与吸收器之间全部空间的流体。
所述的内热式自然辐射能集热器，其特征是：吸收器为深色外表面的多面或多孔隙微结构，吸收器被工质完全浸没。
所述的内热式自然辐射能集热器，其特征是：透明壳体由根母和穿插其引导口内的工质引导管与吸收器或占空体连接固定。
所述的内热式自然辐射能集热器，其特征是：占空体为密闭中空壳体或轻质实心体，占据吸收器内围的整个空间。
本发明与现有间热式集热器相比较有如下有益效果：
1.对于外部辐射，特别是其中的近红外和中远红外波段，首先经工质直接吸收；而后透过工质的辐射，特别是其中的可见光波段，由吸收器再次吸收。这样，工质和吸收器对外部辐射形成互补性双重吸收。
2.工质浸没吸收器，使其吸热面(而不是另一面)对工质实现了直接传导加热；而吸收器对外部辐射的反射和自身的本征辐射又被工质二次截获。这样，吸收器对工质形成内热式直接传热和再次辐射的双重换热。
以上两者有效地提高了辐射吸收和热交换的效率。
3.双层透明壳体使保温和保真空性能更优越。
4.占空体减少工质总量，将加速工质温升，热载体循环流畅。
(四)、附图说明
《附图》集热器总成实例局部剖视示意图
图符：
真空嘴0；根母1；外透明罩2；引导口3；真空层4；内透明罩5；
工质层6；吸收器层7；占空体8；工质引导管9；侧孔10。
(五)、具体实施方式
以球型集热器为例，参照附图，进一步对所述的内热式自然辐射能集热器的具体实施方式加以说明：
占空体8为一用轻质材料预制成型的实心球体，并与工质引导管9连结为一体。
工质引导管9带有侧孔10，使工质经侧孔10在引导管内流通；其上有内螺纹，借以与根母1旋接。
吸收器层8是一个由若干多立面、多盲孔的微结构粘接(或焊接)构成的球形壳体，套在或粘在占空体8外表面。
在装配透明壳体之前，由占空体8、工质引导管9、吸收器层7组装成为吸收器整体。
透明壳体的内透明罩5和外透明罩2均为留有引导口3的半球壳，只是半径不同，其中一个外透明罩2留有真空嘴0。
装配操作程序如是：
集热器以吸收器整体为中心，先在吸收器整体外，套装透明壳体内层，即将两个内透明罩5严密粘结(或熔融焊接，下同)为一个完整的内壳；再在内壳之外，套装透明壳体外层，操作同前，即将两个外透明罩2严密粘结为一个外壳，同时，内、外壳在引导口3处的衔接界面，严密粘结为完整的透明壳体；然后用根母1与工质引导管9旋紧，完成透明壳体与吸收器整体之间固定，同时，将根母1与透明壳体粘接密封；最后，通过外透明罩2上的真空嘴。对内、外壳的夹层抽真空，密封后形成真空层4；工质通过工质引导管9填充入工质层6之后，整个集热器组装完毕。
所述的内热式自然辐射能集热器，在其内热式特征结构不变的原则下，具体形状、材质、衔接、固定方式等可根据实际应用有多种选择。
例如：集热器整体形状可以是球形、椭球形、卵形、圆柱形等旋转体；引导口3可以为一个或数个，即工质出、回共用一个口或工质出、回口分别设置；工质可以选择其色度和透明度，表现为无色、有色的透明或半透明流体，以此调控工质层6的辐射吸收特性；吸收器层7可以是刚性的微结构部件组成，这样，工质引导管9就可以直接固定在吸收器层7上，而把轻质密实物直接注满、膨化微结构内围空间作为占空体8；若吸收器层7选择多孔疏松物或乱向絮状物组成，发挥其无规则的孔洞之模拟黑体效应，增大辐射热存积的效果，它们只能依附在占空体8的外表面，则占空体8的薄壳必须有一定强度，才可能使工质引导管9固定其上；透明壳体可选择有机透明材料或无机透明材料，以适应不同的环境(耐紫外、耐候、抗温度和机械冲击)和系统工作温度。
工艺上，应注意：
为了防止内部空气受热而胀裂占空体8，空心占空体8内应为负压。其负压无须抽真空，在焊接时，内部空气受热所排出的空气量即可满足要求。
工质层6内如果残存不凝性气体，吸附在微结构8的表面或挤压在微结构8的盲孔内，将使得实际热交换的面积和空间减少。在采用液态工质时，灌满工质将其排挤出吸收器即可。在采用热超导工质(固—气相变传热工质)时，整个环路应预先将真空抽到一定程度，以消除之。