專利名稱：鈦金太陽集熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
鈦金太陽集熱管
(一) 技術(shù)領(lǐng)域 本實用新型涉及一種鈦金太陽集熱管，其包括玻璃真空管和
位于玻璃真空管真空室內(nèi)的以內(nèi)玻璃管為基體的太陽能吸收涂層。
(二) 背景技術(shù) 隨著人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)力水平的提高，能源短缺的
問題逐漸暴露出來。傳統(tǒng)能源如石油、天然氣等的日漸枯竭，限 制了人類的繼續(xù)發(fā)展和進步。在全球性能源緊張的新形勢下，開 發(fā)以太陽能為代表的新能源是緩解能源緊張的途徑。在太陽能系 統(tǒng)中，以太陽真空集熱管為取能裝置的集熱系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛， 所說的太陽真空集熱管以太陽能吸收涂層用于吸收入射的太陽輻 射，并將其轉(zhuǎn)換為熱能。
太陽能光熱利用以溫度小于iocrc的低溫應(yīng)用為主，如太陽 能熱水器，太陽能干燥等。應(yīng)用于上述溫度范圍內(nèi)的太陽能吸收 涂層，若工作于較高溫度時，由于涂層間金屬和介質(zhì)的擴散作用 加強，涂層結(jié)構(gòu)遭到破壞，使涂層整體性能發(fā)生變化。集熱管的 選擇性吸收涂層應(yīng)能承受較高的溫度，并能長期穩(wěn)定工作，在波
長為0.3 2.5 ti m太陽光譜范圍內(nèi)具有較高的吸收比，同時在紅 外光譜范圍內(nèi)(波長為2.5~5.0 ii m)保持較低的熱發(fā)射比，但 工藝相對復(fù)雜，成本較高。
90年代，市場集熱管以漸變吸收型全玻璃真空太陽集熱管為 主流產(chǎn)品，膜色均為黑色。2000年初本申請人采用德國技術(shù)，開 發(fā)了地中海藍集熱管，引領(lǐng)了藍色的世界，至今地中海藍膜色一 直是市場的主流膜色。集熱管內(nèi)管膜色也一直是以Al金屬層的銀 白色與Cu金屬層的紅色為主，多年來一直沒有突破。
目前國內(nèi)應(yīng)用較廣的是中國專利CN85100142公開的A1-N/A1 漸變膜，該涂層的優(yōu)點是，采用單只Al靶直流磁控濺射鍍膜，使 3濺射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，濺射效率提高，生產(chǎn)周期短，成本較低，涂
層的吸收率可達a "0.93，發(fā)射率e " 0. 06 ( 100°C )。但是當(dāng)工 作溫度較高時，涂層中的鋁離子活性增加，金屬離子和絕緣介質(zhì) 的熱擴散作用加強，涂層結(jié)構(gòu)紊亂，涂層性能下降，影響了真空 管的集熱效率和壽命。同時該膜層顏色為黑色，外觀不佳。
上述太陽能吸收涂層目前多為兩層吸收層的干涉膜結(jié)構(gòu)，兩 層膜之間因金屬成份的配比不同而互相產(chǎn)生干涉作用，實現(xiàn)了比 漸變膜更高的吸收比和更低的發(fā)射比，耐高溫性能也有較大提高。 然而目前所普遍采用的A1-A1N或SS-A1N金屬陶瓷復(fù)合薄膜本身 的的熔點較低，在溫度較高時，選擇性吸收性能消失。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供了一種太 陽能吸收效率高，且使用壽命長，外觀美觀的鈦金太陽集熱管。
本實用新型采用的技術(shù)方案為
該鈦金太陽集熱管，包括主要由內(nèi)玻璃管和罩玻璃管構(gòu)成的 玻璃真空管和以內(nèi)玻璃管為基體的太陽能吸收涂層，所述太陽能 吸收涂層包括依次鍍制的黃金底層、第一阻熱擴散層、吸收層、 第二阻熱擴散層和減反射層。
所述減反射層為以雙反應(yīng)氣體的混合氣體鍍制的純介質(zhì)膜。 所述減反射層、第二阻熱擴散層、吸收層、第一阻熱擴散層、
黃金底層的厚度比為11: 2: 30: 3: 80。
上述鈦金太陽集熱管，所述玻璃真空管尾端設(shè)有支撐在所述 內(nèi)玻璃管與所述罩玻璃管之間的支架。
所述玻璃真空管尾端設(shè)有用于承載吸氣劑的裝置，并在所述 罩玻璃管上鍍有吸氣膜。
根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案可知，相對于現(xiàn)在的具有兩層結(jié) 構(gòu)層的太陽能吸收涂層，本實用新型又增加了幾個結(jié)構(gòu)層，其中， 由于上述太陽能吸收涂層的膜系結(jié)構(gòu)中增加可以由氮化鈦和鋁材 質(zhì)濺射而成的的黃金底層，有效的解決了傳統(tǒng)膜層存在的金屬底 層氧化而造成發(fā)射比上升的問題，保溫效果提高30%。此外，增
4加第一阻熱擴散層和第二阻熱擴散層則主要應(yīng)用于防止內(nèi)部結(jié)構(gòu) 層在高溫下的穩(wěn)定性，解決了吸收涂層經(jīng)過高溫烘烤后吸收比降
低的問題，膜層耐溫可達600'C，膜層抗老化程度提高30 40%， 同時可以有效防止能量損失。經(jīng)驗證，本實用新型涂層的多層結(jié) 構(gòu)具有穩(wěn)定的太陽能選擇性吸收效果，涂層吸收比可達0.96，發(fā) 射比s《0.06 ( 80。C )，應(yīng)用于太陽能熱利用行業(yè)可以在200°C-300 "C間長期穩(wěn)定工作。
上述選擇性吸收，主要選擇太陽光能量最強的波長在可見光 波段400 600nm之間，但普通膜層由于吸收層結(jié)構(gòu)的問題很難達 到這個波段的最高吸收，本膜層其吸收層為多層干涉吸收結(jié)構(gòu)， 能有效增加了太陽選擇性吸收涂層對紫外-可見光波段的吸收，有 選擇性的加強了對太陽能量最強的波段的吸收，使集熱管的吸收 比可達到96%。
且基于本具有多層結(jié)構(gòu)層的膜層，因黃金底層的在可見光波 段內(nèi)的反射波長，使得該膜層呈紫羅蘭色，外形美觀。
(四)
下面結(jié)合說明書附圖來具體說明一下本實用新型，使本領(lǐng)域
的技術(shù)人員更好的理解本實用新型，其中
圖1為本實用新型實施例中太陽集熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實用新型實施例中太陽能吸收涂層的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1、內(nèi)玻璃管，2、真空室，3、太陽能吸收涂層，4、 罩玻璃管，5、支架，6、承載吸氣劑的裝置，7、吸氣膜，8、減 反射層，9、第二阻熱擴散層，10、低金屬體積比吸收層，11、高 金屬體積比吸收層，12、第一阻熱擴散層，13、黃金底層。
具體實施方式
參照說明附圖1和2，本實施例鈦金太陽集熱管，包括主要 由內(nèi)玻璃管1和罩玻璃管4構(gòu)成的玻璃真空管和以內(nèi)玻璃管為基 體的太陽能吸收涂層3，所述太陽能吸收涂層包括依次鍍制的黃 金底層13、第一阻熱擴散層12、吸收層、第二阻熱擴散層9和減 反射層8，其中上述黃金底層是以TiN和Al靶為濺射陰極的在磁控濺射工藝鍍制的結(jié)構(gòu)層。
所述第一阻熱擴散層是以Ti、 TiC、 TiN和TiCN靶作為濺射 陰極的結(jié)構(gòu)層；所述第二阻熱過渡層是以Ti和TiN化合物把作為 濺射陰極的結(jié)構(gòu)層。兩阻熱擴散層均采用熔點較高的金屬及其化 合物構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層，能有效保護內(nèi)部吸收層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，即使在高 溫下也不會發(fā)生變化。
所述吸收層是以Ti、 Al、 SS靶作為濺射陰極的結(jié)構(gòu)層，結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定，吸收效果好。
所述吸收層包括底層的高金屬體積比吸收層11和與其緊鄰 的低金屬體積比吸收層10，這里的高低是區(qū)分兩側(cè)結(jié)構(gòu)的，通過 控制反應(yīng)氣體來獲得相應(yīng)的金屬含量比例，通過有選擇的分波段 分層吸收太陽光譜中的能量較高的部分，吸收效果好。當(dāng)然，所 述吸收層也不限于兩層結(jié)構(gòu)，可以是兩層以上，以獲得更好的吸 收效果。
所述減反射層為以雙反應(yīng)氣體的混合氣體鍍制的純介質(zhì)膜， 這里的雙反應(yīng)氣體，最好采用碳氫反應(yīng)氣體，純介質(zhì)膜則具有較 小的折射率，減小光如何的反射率，以達到較好的光透射性能。
所述減反射層、第二阻熱擴散層、吸收層、第一阻熱擴散層、
黃金底層的厚度比為11: 2: 30: 3: 80，依據(jù)MdXWell，上述
結(jié)構(gòu)的膜層，可以具有較好的干涉效果，使其對太陽光的吸收比
例較高。
為了增加太陽集熱管的結(jié)構(gòu)強度，所述玻璃真空管尾端設(shè)有
支撐在所述內(nèi)玻璃管與所述罩玻璃管之間的支架5。
同時，所述玻璃真空管尾端設(shè)有用于承載吸氣劑的裝置6， 并在所述罩玻璃管上鍍有吸氣膜7。
權(quán)利要求1.一種鈦金太陽集熱管，包括主要由內(nèi)玻璃管(1)和罩玻璃管(4)構(gòu)成的玻璃真空管和以內(nèi)玻璃管為基體的太陽能吸收涂層(3)，其特征在于所述太陽能吸收涂層包括依次鍍制的黃金底層(13)、第一阻熱擴散層(12)、吸收層、第二阻熱擴散層(9)和減反射層(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦金太陽集熱管，其特征在于所述吸收層包 括底層的高金屬體積比吸收層(11)和與其緊鄰的低金屬體積比吸收 層(10)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦金太陽集熱管，其特征在于所述減反射層為以雙反應(yīng)氣體的混合氣體鍍制的純介質(zhì)膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦金太陽集熱管，其特征在于所述減反射層、 第二阻熱擴散層、吸收層、第一阻熱擴散層、黃金底層的厚度比為 11: 2: 30: 3: 80。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的鈦金太陽集熱管，其特征在于所述 玻璃真空管尾端設(shè)有支撐在所述內(nèi)玻璃管與所述罩玻璃管之間的支 架(5)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的鈦金太陽集熱管，其特征在于.所述玻璃真空管尾端設(shè)有用于承載吸氣劑的裝置(6)，并在所述罩玻璃管 上鍍有吸氣膜(7)。
專利摘要本實用新型公開了一種鈦金太陽集熱管。該鈦金太陽集熱管，包括主要由內(nèi)玻璃管和罩玻璃管構(gòu)成的玻璃真空管和以內(nèi)玻璃管為基體的太陽能吸收涂層，所述太陽能吸收涂層包括依次鍍制的黃金底層、第一阻熱擴散層、吸收層、第二阻熱擴散層和減反射層，其中上述黃金底層是以TiN和Al靶為濺射陰極的在磁控濺射工藝鍍制的結(jié)構(gòu)層。本實用新型提供了一種太陽能吸收效率高，且使用壽命長，外觀美觀的鈦金太陽集熱管。
文檔編號F24J2/05GK201421204SQ20092001949
公開日2010年3月10日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者劉希杰, 吳旭林, 李業(yè)博, 李賢仁, 偉 柯, 沈永春, 趙厚超 申請人:山東力諾新材料有限公司