平板式真空太阳能集热器及太阳能集热装置.pdf

一种平板式真空太阳能集热器，包含集热板、上盖、支撑装置、下盖以及隔热层。上盖为可透光，并设于集热板的第一侧。支撑装置设于上盖与集热板之间，并包含多个支撑组件，支撑组件间隔开集热板以及上盖，集热板以及上盖间并具有内空间，内空间为真空状态。下盖设于集热板的第二侧。隔热层设于下盖及集热板的外侧。

1.  一种平板式真空太阳能集热器，包含：
一集热板；
一可透光的上盖，其设于该集热板的第一侧；
一支撑装置，设于该上盖与该集热板之间，并包含多个支撑组件，该些支撑组件间隔开该集热板以及该上盖，该集热板以及该上盖之间并具有一内空间，其中该内空间为一真空状态；
一下盖，其设于该集热板的第二侧；以及
一隔热层，其设于该下盖及该集热板的外侧。

2.  根据权利要求1所述的平板式真空太阳能集热器，其特征在于这些支撑组件凸设于该集热板的第一侧表面上。

3.  根据权利要求1所述的平板式真空太阳能集热器，其特征在于这些支撑组件凸设于该上盖的内面上。

4.  根据权利要求2所述的平板式真空太阳能集热器，其特征在于这些支撑组件为凸柱状体。

5.  根据权利要求3所述的平板式真空太阳能集热器，其特征在于这些支撑组件为凸半圆体。

6.  根据权利要求1所述的平板式真空太阳能集热器，其特征在于该集热板的第二侧表面还包含多个沟槽，这些沟槽容设流通有一热媒。

7.  一种太阳能集热装置，包含：
多个平板式真空太阳能集热器，这些平板式真空太阳能集热器间设有多个热媒连接管，并呈串联或并联连接，各该平板式真空太阳能集热器包含
一集热板；
一可透光的上盖，其设于该集热板的第一侧；
一支撑装置，设于该上盖与该集热板之间，并包含多个支撑组件，这些支撑组件间隔开该集热板以及该上盖，该集热板以及该上盖之间并具有一内空间，其中该内空间为一真空状态；
一下盖，其设于该集热板的第二侧；以及
一隔热层，其设于该下盖及该集热板的外侧。

8.  根据权利要求7所述的太阳能集热装置，其特征在于还包含多个抽气管、一真空钢瓶以及一真空泵，这些抽气管分别连接于这些平板式真空太阳能集热器之间，以及该真空泵与该真空钢瓶之间。

9.  根据权利要求7所述的太阳能集热装置，其特征在于这些支撑组件凸设于该集热板的第一侧表面上。

10.  根据权利要求7所述的太阳能集热装置，其特征在于这些支撑组件凸设于该上盖的内面上。

平板式真空太阳能集热器及太阳能集热装置
技术领域
本发明有关一种平板式真空太阳能集热器及太阳能集热装置，特别是指一种于集热板以及上盖间设有支撑装置以分散上盖所承受的大气压力的太阳能集热器。
背景技术
平板式太阳能集热器的集热量等于：集热板所吸收的太阳热能再扣除集热板表面以对流及辐射等方式所逸散的热能(即热量损失)后的热能，故若能减少热量损失即可提高太阳能集热器的集热效率。
请参照图1，现有的平板式太阳能集热器包含一上盖10、一集热板11、一隔热层12以及一外框体13。上盖10与集热板11之间具有一内空间。内空间中会充塞着空气而产生对流。因此，若将内空间的空气抽出，使之成为真空，即可消除其中的对流热传，而热量损失亦可以大幅减少。真空管式的太阳能集热器之所以能有较高的集热效率，即是以真空来消除集热板表面的对流热损失的缘故。
然而，现有的平板式太阳能集热器中，仅由集热器的四个周边来支撑上盖(一大片透明的片体)。因此，若将上盖与集热板之间的内空间抽成真空时，则因大气压力的作用，上盖或集热板表面，每一平方米将承受10公吨的作用力，上盖破裂或者集热板扭曲变形将难以避免。
由于现有的平板式真空太阳能集热器其上盖或集热板表面需能承受在大气压力作用下的巨大的压力。在此一大气压力的因素下，太阳能集热器在其结构上为增加上盖的支撑，减少材料所承受的应力，必须使上盖或集热板大幅度的向外凸出，如此一来将会增加集热器的体积、结构的复杂性以及生产成本，尤其曲面状的上盖更是会阻碍阳光的入射，减少其集热量。
有鉴于此，需要一种平板式真空太阳能集热器的创新技术，希望未来此一构造简单、组装容易而且集热效果优越的太阳能集热器，能广泛为大众所使用，以解决现有平板式真空太阳能集热器所面临的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种平板式真空太阳能集热器，其具有构造简单、组装容易、轻薄化且集热效率高等特性。
本发明的又一目的在于提供一种太阳能集热装置，该装置具有可组件化的平板式真空太阳能集热器，而平板式真空太阳能集热器具有构造简单、组装容易、轻薄化且集热效率高等特性。
依照本发明的一种平板式真空太阳能集热器，包含集热板、上盖、支撑装置、下盖以及隔热层。上盖为可透光并设于集热板的第一侧。
支撑装置设于上盖与集热板之间，并包含多个支撑组件，支撑组件间隔开集热板以及上盖，集热板以及上盖间并具有内空间，其中内空间为真空状态。下盖设于集热板的第二侧。隔热层设于下盖及集热板的外侧。
在一实施例中，支撑组件凸设于该集热板的第一侧表面上，并可为凸柱状体，如短圆柱、长条柱、短柱等。
在一实施例中，支撑组件凸设于上盖的内侧的表面上，并可为凸半圆体。
依照本发明的一种太阳能集热装置，包含多个平板式真空太阳能集热器，平板式真空太阳能集热器间设有多个热媒连接管，以通过热媒连接管使平板式真空太阳能集热器间为串联或并联连接。
平板式真空太阳能集热器包含集热板、上盖、支撑装置、下盖以及隔热层。上盖为可透光并设于集热板的第一侧。
支撑装置设于上盖与集热板之间，并包含多个支撑组件，支撑组件间隔开集热板以及上盖，集热板以及上盖间并具有内空间，其中内空间为真空状态。下盖设于集热板的第二侧。隔热层设于下盖及集热板的外侧。
在一实施例中，太阳能集热装置还包含多个抽气管、真空钢瓶以及真空泵，抽气管分别连接于平板式真空太阳能集热器之间，以及真空泵与真空钢瓶之间。
通过这些支撑组件支撑上盖，使其受力得以分散，故使用厚度较小的上盖即可承受其上、下两面的压力差。此外，集热板的另一侧表面上设沟槽状的热媒流道，热媒能沿着沟槽流动，借此吸收由集热板第一侧表面传导而来的太阳热能。
由于依据本发明的平板式真空太阳能集热器其上盖与集热板两者紧紧相迭，所以可大幅减小整体厚度。另外，上盖与集热板之间是以支撑组件相互接触并支撑，具有分散上盖受力的效果，故可采用厚度较小的上盖，因此可提高阳光的穿透率。
再者，热媒流道是与集热板一体成型，热媒可贴近阳光的照射面，而且遍布整个集热板，故具有优越的热传效果。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点能更明显易懂，以下将配合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，其中：
图1是现有的平板式真空太阳能集热器的分解立体图；
图2为依据本发明的第一实施例的平板式真空太阳能集热器的分解立体图；
图3是图2中平板式真空太阳能集热器的剖面图；
图4是图2中平板式真空太阳能集热器的集热板的另一实施例的立体图；
图5是图2中平板式真空太阳能集热器的集热板的另一实施例的立体图；
图6是图2中平板式真空太阳能集热器的集热板的仰视图；
图7是图2中平板式真空太阳能集热器的集热板的另一实施例的仰视图；
图8为依据本发明的第二实施例的平板式真空太阳能集热器的分解立体图；
图9为依据本发明的一实施例的太阳能集热装置的示意图。
具体实施方式
请参照图2与图3所示，依照本发明的一第一实施例的平板式真空太阳能集热器1，包含一上盖2、一支撑装置、一集热板3、一下盖4、一隔热层5以及一外框体6。
上盖2为平板状，其设于集热板3的第一侧，并由可透光材质制成，例如玻璃、聚碳酸酯、添加玻璃纤维的聚酯、压克力(丙烯酸树脂)，或其它阳光穿透率高且机械强度大的透明材料。上盖2可以是经过表面处理，以减低阳光的反射率。
集热板3大体上大致呈平板状，较佳的是以铜、铝、不锈钢或其它导热性佳的金属或塑胶材料所制成。当上盖2设于集热板3的第一侧上时，两者间具有一内空间21。
此外，集热板3的第一侧表面31，可经过表面处理，以提高吸收率及降低放射率，例如被覆一层黑铬或选择性吸收膜或黑漆。
支撑装置设于上盖2与集热板3之间。支撑装置可支撑上盖2，使当内空间21为真空状态时，上盖2能获得支撑而不凹陷。支撑装置包含多个支撑组件。在本实施例中，支撑组件设于集热板3第一侧表面31上的凸部311，凸部311可用以支撑上盖2。
如此，可通过适当分布的凸部311以及集热板3的周缘312来共同支撑上盖2，使得上盖2的受力得以分散，而不致发生应力超过上盖2材料所能承受的最大应力。
在本实施例中，凸部311的形状为适当长度的凸柱状体或凸条状体，其凸出于第一侧表面31的高度，可介于2mm至10mm之间。其宽度可介于1mm至5mm之间，但并非以此为限。凸柱状体的形状亦可为长条状体(如图4所示)，或圆柱状体(如图5所示)。
此外，为减少因凸部311热传导而损失的热量，凸部311所占有的集热板3的第一侧表面31的面积，可为第一侧表面31总面积的2％至8％之间，但并非以此为限。
上盖2与集热板3之间还设有一气密垫片22。气密垫片22可沿集热板3的周缘312设置。因此，当内空间21被抽成真空时，其真空度的维持，可靠气密垫片22所提供的气密性来达成。在大气压力的作用下，上盖2会紧密地压缩气密垫片22，以确保气密。此外为防止上盖2移位，集热板3的周缘312设有凸缘313，以定位上盖2。且该凸缘313与上盖2大致等高。
请参照图6所示，集热板3的第二侧表面32设有沟槽321。沟槽321可容纳热媒于其中流动。沟槽321的宽度可介于5mm至20mm之间，而其深度可介于3mm至10mm之间，但并非以此为限。
此外第二侧表面32上，设有螺丝孔322及垫圈凹槽323，螺丝孔322及垫圈凹槽323是沿集热板3第二侧表面32的周缘设置。垫圈凹槽323容设有一防漏垫圈324以防止热媒外漏。而螺丝孔322则用以配合螺丝325将下盖4锁固于集热板的第二侧。在本实施例中，下盖4设于集热板3的第二侧表面32。
在集热板3侧边的适当位置，设有一热媒入口33以及一热媒出口34，两者皆与沟槽321相连通。热媒由热媒入口33进入集热板3后即在沟槽321内四处流动，同时吸取集热板3的第一侧表面31所吸收的太阳热能。最后，高温的热媒则由热媒出口34离开集热板3。
此外，在集热板3的另一适当位置，亦设有一个抽气孔35，该抽气孔35以一抽气通道36与抽成真空的内空间21相互连通，并有一控制气阀37用以关闭抽气孔35。
请参照图6与图7，在一实施例中，集热板3的第二侧表面32上的沟槽321的形状，可为平行状(如图6所示)或是曲折蜿蜒状(如图7所示)。
隔热层5设于下盖4以及集热板3的外侧，并包覆下盖4以及集热板3。隔热层5可使用隔热材料所制成，借以减少热量由这些部份散失。
外框体6设于隔热层5的外侧，用以将太阳能集热器1加以固定、封装。该上盖2即位于外框体6的上方开口处。此外，集热板3的凸缘313部份亦可覆盖隔热材料(未图示)，以减少热量由此部份逸散。
请参照图8，依照本发明的第二实施例的平板式真空太阳能集热器，其与第一实施例结构组成大致相同，主要差异仅在于支撑装置的支撑组件是形成于上盖2的内面23。支撑组件为凸半圆体231。
请参照图3与图9，依照本发明的一实施例的真空太阳能集热装置7，其包含多个平板式真空太阳能集热器1。平板式真空太阳能集热器1间设有多个热媒连接管71。热媒连接管71为串联或并联连接。
借此完成一个集热面积更大的太阳能集热装置7。太阳能集热器1可以呈长方形或正方形，其边长最佳的是介于40cm至80cm之间，但并非以此为限。为避免太阳能集热器1的集热板3的周缘312与上盖2周边的气密性，因长期曝晒而逐渐劣化，导致空气渗漏进入真空的内空间21，进而增加集热板3的热量损失，故每一太阳能集热器1皆由抽气孔35处，利用抽气管72与真空钢瓶73连接，并设有真空泵74，可于必要时进行抽气，以维持各个太阳能集热器1的真空的内空间21的真空度。
本发明提供了一种构造简单、制造容易、轻薄化且集热效率高的平板式真空太阳能集热器，此一平板式真空太阳能集热器的技术，能应用于绿色能源产业上，有助于缓和温室效应。
虽然本发明已以数个较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出各种等同的改变或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。