目前的太阳能真空集热管，主要有五种，第一种为全玻璃真空集热管，第二种为内装金属热管的全玻璃真空集热管，第三种为内装液体传热介质的玻璃热管全玻璃真空集热管，第四种为金属集热板热管真空集热管，第五种为双真空全玻璃热管集热管。
全玻璃真空集热管存在结垢、冻裂及单支管破损，整个太阳能热水器瘫痪及热启动慢等缺陷。内装金属热管的全玻璃真空集热管存在制作费用高、放热端结垢、效率低的缺陷。内装液体传热介质的玻璃热管全玻璃真空集热管存在制作费用高、放热端结垢、热启动慢、效率低、安全性差的缺陷。金属集热板热管真空集热管存在制作费用高、放热端结垢、真空度难以保持、加工工艺难度大等缺陷。双真空全玻璃热管集热管存在安全性差、效率低、放热端结垢等缺陷。

本发明的目的在于提供一种安全性高，造价低、加工容易、高效集热、热启动速度快、防结垢、抗冻、真空度高、可实现发电、可承压运行、单支管破损而不会导致太阳能热水器瘫痪的玻璃真空太阳换能热管。
本发明的目的是这样实现的：一种玻璃真空太阳换能热管，包括玻璃管壳、金属支撑弹卡、导热工质、换能膜板、玻璃防爆安全阀、节流汽液热交换装置、吸气剂等构成。它由外表面采光部位为换能膜板的两端玻璃焊封的内玻璃管通过带消气剂的金属支撑弹卡支承在外玻璃明管内，与外玻璃明管之间同心烧熔环形玻璃封接，通过排气尾管对夹层抽真空后，将排气尾管烧熔封闭，再通过两端玻璃焊封的内玻璃管上端的排气注液尾管对内玻璃管腔抽真空，使其空气抽净，完后注入适量工质，注好后将注液嘴烧熔封闭，制成玻璃真空太阳换能热管。玻璃真空太阳换能热管外表面采光部位为换能膜板的玻璃管置于玻璃明管外的玻璃焊接封头为圆弧承压形状，置于玻璃明管内，通过弹性支架支承在玻璃明管端部封头内的玻璃管封头为非承压面，此玻璃封头能在一定压力下，先于外表面采光部位为换能膜板内玻璃管的其它部位首先爆裂，制成玻璃防爆安全阀。导热工质玻璃管腔的玻璃防爆安全阀对应外层玻璃管封头端，通过金属支撑弹卡同心套装于外玻璃管内，玻璃密封环形焊接点分界线外的玻璃管为玻璃真空太阳换能热管的放热段，玻璃密封环形焊接点分界线内的真空玻璃管为玻璃真空太阳换能热管的集热段，玻璃真空太阳换能热管的放热段与集热段之间的绝热连接段为紧固密封面。导热工质玻璃管腔内对应放热段与集热段之间的绝热连接段的紧固密封面，安置有节流汽液热交换装置。导热工质为液体相变有机物，导热工质具有真空下低沸点，高温下低压力，导热性能良好，气化热焓大，理化特性稳定的特点。充注液体相变有机物时须进行除气、排水。
玻璃真空太阳换能热管的玻璃防爆安全阀，通过金属支撑弹卡支承在外玻璃明管内的玻璃管封头的非承压面为玻璃平面，或为玻璃管封头面上设有易使其受到一定压力爆裂的应力沟槽。这样在外表面采光部位为换能膜板的玻璃管腔体充注的导热工质因有不冷凝气体、水及放热段不能冷却等情况下，压力作用于玻璃防爆安全阀上，定向爆破，实现玻璃真空太阳换能热管的安全卸压。
导热工质玻璃管腔内对应放热段与集热段之间的绝热连接段的紧固密封面，安置的节流汽液热交换装置或为在冷凝段一端封头，或为在冷凝段和集热段两端封头的圆柱管腔体通过固定支撑定位在放热段与集热段之间的导热工质玻璃管腔内，形成环腔热交换流道。安置的汽液热交换装置或为连接冷凝段和集热段之间的通气通液蜂窝状管簇圆棒，或为通气通液的多孔圆棒，其中，蜂窝状管簇圆棒和多孔圆棒的两端形状为汇液和布液均匀的几何形状，通过固定支撑定位在放热段与集热段之间的导热工质玻璃管腔内，形成环腔热交换流道。节流汽液热交换装置由耐高温、理化性能稳定、不产生气体的材料制造。此装置可将冷凝冷却的液体工作介质用热的蒸汽加热，使液体工作介质的温度与蒸汽的温度趋于一致，避免导热工质玻璃管腔壁急冷爆裂。
玻璃真空太阳换能热管的金属支撑弹卡为弹性金属冲压拉伸成格栅管柱所形成的支撑于内外玻璃管壁的金属支撑弹卡，此金属支撑弹卡与外玻璃管为点接触，金属支撑弹卡与内玻璃管为面接触，金属冲压拉伸成管柱的外表面上涂镀有换能膜，外表面采光部位为换能膜板的内玻璃管底部定位安装于外表面上涂镀有换能膜的金属支撑弹卡管柱内，金属支撑弹卡格栅管柱的底端弹性套装定位安装在外玻璃管的玻璃封头处，金属支撑弹卡格栅管柱的底部有开孔。或金属支撑弹卡与金属材料管复合安装，金属支撑弹卡与金属材料管外壁，与外玻璃管内壁为点接触，金属材料管内壁与金属支撑弹卡为面接触，金属支撑弹卡与内玻璃管为面接触。或金属支撑弹卡与碳材料管复合安装，金属支撑弹卡与碳材料管外壁，与外玻璃管内壁为点接触，碳材料管内壁与金属支撑弹卡为面接触，金属支撑弹卡与内玻璃管为面接触，金属支撑弹卡开孔处安装有消气剂，喷射镜面向金属支撑弹卡格栅管柱开孔的上部喷射，金属支撑弹卡格栅管柱换能膜所转化产生的热量传导于外表面采光部位为换能膜板的内玻璃管底部。这样使的固定外表面采光部位为换能膜板的玻璃管腔体的金属支撑弹卡弹力增强，同时，外表面上涂镀有换能膜的金属支撑弹卡管柱吸受的热量，传导到外表面采光部位为换能膜板的玻璃管腔体的底部，加速蒸发玻璃管腔体的底部的导热工质，使玻璃真空太阳换能热管低温快速启动。
外表面采光部位为换能膜板的玻璃管腔的内受热面的内管壁上可设有沿管延伸方向互相平行的毛吸沟槽。或外表面采光部位为换能膜板的内玻璃管腔的内、外管壁上可设有沿管延伸方向互相平行的沟槽，且内外沟槽凹凸对应，使管壁厚度趋于一致。
外表面采光部位为换能膜板的玻璃管腔的受热面的内管壁上，安置有耐高温，导热性能良好，理化特性稳定的毛吸材料，此毛吸材料贴合安装于外表面采光部位为换能膜板的玻璃管腔的内壁上。其中，毛吸材料可为碳材料管，金属弹簧，高目数筛网，将毛吸材料管制成分段竹节状，毛吸材料管液体流向下端安装有闭环截流凹槽，毛吸材料的安装位置避开焊接封口处，其中，碳材料管或为石墨、或为煤炭、或为木质卷薄板、或为粮食面粉、或为其它含碳材料通过模具成型，在定形耐火套管中高温干馏制造。
玻璃真空太阳换能热管的放热段上，支撑安装有管形导流护套，护套的上、下端设有环形进出水口，护套的外侧的不同高度位置设有多个水静压单向开启的活门或吊帘，管形导流护套、活门或吊帘为金属、橡胶、玻璃、陶瓷、塑料等材料制作。管形导流护套可使管形导流护套内的水流速加快，提高换热效率，减少结垢，并使活门随水位自动开启，使放热段加热的水送到水箱表面实现冷热水不混。
玻璃管外表面的沟槽可增加玻璃管表面的粗糙度，减少光的反射，提高换能膜板的效率。玻璃管内表面的毛吸沟槽或毛吸材料可增加玻璃管的表面积，提高布液的均匀性，避免导热工质因分布不均造成炸管。
外表面采光部位为换能膜板的玻璃管腔的镀膜外管壁，所镀膜为干涉膜，或为渐变膜。换能膜板或为与玻璃管腔外壳紧密结合的碳材料翅片，或为镀有干涉膜，或渐变膜的金属材料翅片，或为通过至少一种导热过渡材料与玻璃管腔外壳紧密结合的光伏电池。其中，光伏电池通过与导热性能良好的金属或碳材料板紧密结合，可将光伏电池转化的热量传给热管导出，实现光伏电池的制热和发电。
玻璃真空太阳换能热管的非迎光外玻璃明管的外壁或内壁镀有反射镜面，反射镜面为不锈钢、铝等金属，置于空气中的金属反射镜面外层可镀有氧化铝陶瓷或通过对金属反射镜面没有腐蚀的胶粘剂将金属、玻璃、塑料、玻璃钢或其它材料复合其上，或将金属薄板、镀有金属反射镜面的玻璃、塑料、玻璃钢或其它材料，通过透明胶粘剂与玻璃管壁粘接复合，形成反射镜面和保护层。反射镜面可使玻璃真空太阳换能热管有更大的集热面积，省略了反光板，减少了光污染，提高了集热效率。
外表面采光部位为换能膜板玻璃管腔的放热段安装有隔热、限位、紧固功能的连接密封面为至少一个，玻璃真空太阳换能热管的放热段玻璃管或有紧固功能的连接密封头，其连接头可为栓接头或为吸盘。隔热密封面可通过大管径外玻璃管缩口焊接成形，或不同管径的玻璃管焊接成形与太阳玻璃真空换能管的放热段环形玻璃焊接。此连接密封面通过外玻璃明管的变径，在连接密封面处增加了限位玻璃密封面，改善了玻璃真空太阳换能热管的安装密封特性，增大了外玻璃明管的直径，在同样的集热面积下外表面采光部位为换能膜板的玻璃管腔的管径更小，承压能力更强，造价更低。
玻璃真空太阳换能热管的放热段玻璃管的内部，安置有紧贴管壁的导电、导热毛吸材料，与导电电极电连接，通过顶部的玻璃封接电极导出，与高压直流电源的负极连接，通过电绝缘的玻璃在水侧静电感应出正电荷，使水侧贴近玻璃表层的水显酸性，实现静电防结垢。
玻璃真空太阳换能热管的放热段玻璃管可安装有增强放热段强度的保护帽，保护帽上可设有吸盘，或锁固螺栓。利用玻璃圆管承压能力强，吸盘，或锁固螺栓使作用于玻璃真空太阳换能热管的放热段玻璃管两端密封面的压力互相抵消，实现玻璃真空太阳换能热管的放热段玻璃管的承压使用。保护帽可由金属材料、高分子材料、陶瓷、玻璃等材料制造，吸盘为金属材料、高分子材料等复合制造。玻璃真空太阳换能热管的放热段与集热段之间的玻璃管安装密封面可连接有其它材料的法兰，此法兰与玻璃壳体有对应连接面，通过加热压铸、浇铸、或胶合剂粘接实现彼此的密封连接，法兰上可设有方便其固定的密封螺帽，螺帽上有便于旋转的齿孔，法兰上安装有密封面，法兰可由金属材料、高分子材料、陶瓷、玻璃等可满足机械强度的材料制作。
玻璃真空太阳换能热管的集热段通过至少一种导热过渡材料与导热工质玻璃管腔外壳紧密结合的光伏电池的电极，通过玻璃封接从玻璃外壳真空腔中导出，与具有保护和防水功能的封接引出的电接插件连接，玻璃封接所用的金属材料为与玻璃膨胀系数接近，耐高温并具有可伐特性的金属通过熔封或压接熔封的方式，将金属导体封装于玻璃内并进行褪火处理。
玻璃真空太阳换能热管的有益效果是：由于其外壳为全玻璃，可实现其内部的高真空，可将其制造成防结垢型，可将其制造成光转化电热复合型，可充分利用光伏电池转化为电能后剩余的热量。造价较同功能常规太阳热管低，而且性能佳，代表了太阳能应用未来的发展方向。
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为玻璃真空太阳换能热管的导热工质玻璃管腔外壁为换能膜板，导热工质玻璃管腔充注的导热工质为相变介质实施例的纵向剖面视图；图2为其放热段横向A-A剖面视图；图3为其集热段横向B-B剖面视图图1、图2、图3、为同一实施例。
图4为玻璃真空太阳换能热管的导热工质玻璃管腔外壁换能膜板的非迎光面为反射镜面，导热工质玻璃管腔内安置有毛吸材料，充注的导热工质为相变液体实施例的纵向剖面视图；图5为其放热段横向A-A剖面视图；图6为其集热段横向B-B剖面视图；图4、图5、图6为同一实施例。
图7为玻璃真空太阳换能热管导热工质玻璃管腔充注的导热工质为液体相变介质，反射镜面蒸镀于大管径外层玻璃管非阳光入射玻璃层的外壁，放热段顶部设有安装密封帽的基本实施例的纵向剖面视图；图8为其放热段横向A-A剖面视图；
图9为其集热段横向B-B剖面视图。
图7、图8、图9为同一实施例。
图10为玻璃真空太阳换能热管的导热工质玻璃管腔外壁换能膜板的非迎光面为反射镜面，导热工质玻璃管腔充注的导热工质为液体相变介质，放热段端部设有管形导流护套、限位安装连接密封面实施例的纵向剖面视图；图11为其放热段横向A-A剖面视图；图12为其集热段横向B-B剖面视图；图10、图11、图12为同一实施例。
图13玻璃真空太阳换能热管为承压型。为玻璃真空太阳换能热管的导热工质玻璃管腔外壁换能膜板为聚焦面，大管径玻璃管的非迎光面为反射镜面，导热工质玻璃管腔内管壁为毛吸沟槽，外管壁为沟槽集热面，充注的导热工质为相变液体介质，放热段端部设有紧固螺帽、管形导流护套、限位安装连接密封面实施例的纵向剖面视图；图14为其放热段横向A-A剖面视图；图15为其集热段横向B-B剖面视图；图13、图14、图15为同一实施例。
图16玻璃真空太阳换能热管为承压型。为玻璃真空太阳换能热管的导热工质玻璃管腔外壁换能膜板为聚焦面，大管径玻璃管的非迎光面为反射镜面，导热工质玻璃管腔内管壁为来复线毛吸沟槽，充注的导热工质为相变液体介质，放热段顶部设有安装密封帽、管形导流护套、限位安装连接密封面实施例的纵向剖面视图；图17为其放热段横向A-A剖面视图；图18为其集热段横向B-B剖面视图；图16、图17、图18为同一实施例。
图19玻璃真空太阳换能热管为承压型。为玻璃真空太阳换能热管的导热工质玻璃管腔外壁换能膜板为聚焦面，大管径玻璃管的非迎光面为反射镜面，导热工质玻璃管腔内管壁为毛吸材料，充注的导热工质为相变液体介质，放热段顶部设有安装密封帽、管形导流护套、限位安装连接密封面实施例的纵向剖面视图；图20为其放热段横向A-A剖面视图；图21为其集热段横向B-B剖面视图；图19、图20、图21为同一实施例。
图22玻璃真空太阳换能热管为承压静电防结垢，光转化电热一体型。导热工质玻璃管腔外壁换能膜板为光伏电池聚焦面，大管径玻璃管的非迎光面为反射镜面，导热工质玻璃管腔内安置有毛吸材料，充注的导热工质为液体相变介质，放热段端部安装有静电防垢接插电极，放热段顶部设有安装密封帽、管形导流护套、限位安装连接密封面实施例的纵向剖面视图；图23为其放热段横向A-A剖面视图；
图24为其集热段横向B-B剖面视图；图22、图23、图24为同一实施例。
图25玻璃真空太阳换能热管为承压型。导热工质玻璃管腔外壁换能膜板为金属材料平面板，大管径玻璃管为椭圆管的非迎光面为反射镜面，导热工质玻璃管腔内管壁为光管壁，导热工质玻璃管腔内充注的导热工质为液体相变介质，放热段顶部设有安装密封帽、管形导流护套、限位安装连接密封面实施例的纵向剖面视图；图26为其放热段横向A-A剖面视图；图27为其集热段横向B-B剖面视图；图25、图26、图27为同一实施例。
图28玻璃真空太阳换能热管为承压、光转化电热一体型。导热工质玻璃管腔外壁换能膜板为碳材料平面板复合光伏电池板，大管径玻璃管为椭圆管的非迎光面为反射镜面，导热工质玻璃管腔内管壁为毛吸沟槽，导热工质玻璃管腔内充注的液体为相变介质，放热段顶部设有安装密封紧固吸盘、管形导流护套、限位安装连接密封面实施例的纵向剖面视图；图29为其放热段横向A-A剖面视图；图30为其集热段横向B-B剖面视图；图28、图29、图30为同一实施例。
图31玻璃真空太阳换能热管为承压静电防结垢，光转化电热一体型。导热工质玻璃管腔外壁换能膜板为碳材料平面板复合光伏电池板，大管径玻璃管为椭圆管的非迎光面为反射镜面，导热工质玻璃管腔内管壁为毛吸沟槽，导热工质玻璃管腔内充注的液体为相变介质，放热段外层为石英玻璃管，内、外层玻璃管之间为导热导电材料，充注的导热工质为液体相变介质，放热段端部安装有静电防垢接插电极，放热段顶部设有安装密封帽、管形导流护套、限位安装连接密封面实施例的纵向剖面视图；图32为其放热段横向A-A剖面视图；图33为其集热段横向B-B剖面视图；图31、图32、图33为同一实施例。
图中：1导热工质充注排气尾管封接头、2节流汽液热交换装置、3导热工质玻璃管、4大管径玻璃明管、5金属支撑弹卡、6换能膜板、7吸气剂金属支撑弹卡、8玻璃管护帽、9玻璃防爆安全阀、10排气尾管封接头、11反射镜面、12毛吸材料、13毛吸沟槽、14安装密封帽、15限位安装连接密封面、16管形导流护套、17紧固螺帽(紧固吸盘)、18静电防垢接插电极、19热管保温帽、20静电防垢导电毛吸管、21玻璃金属封接点、22玻璃封接导出电极、23光伏电池、24石英玻璃管、25隔热弹性支撑、26导热导电材料具体实施方式图1、图2、图3组成第一实施例。图1、2、3中：玻璃真空太阳换能热管，包括导热工质充注排气尾管封接头1、节流汽液热交换装置2、导热工质玻璃管3、大管径玻璃明管4、金属支撑弹卡5、换能膜板6、吸气剂金属支撑弹卡7、玻璃管护帽8、玻璃防爆安全阀9、排气尾管封接头10构成。两端玻璃焊接封头的导热工质玻璃管3的集热段玻璃封头为玻璃防爆安全阀9，节流汽液热交换装置2通过金属支撑弹卡5同心定位于导热工质玻璃管3的集热段与放热段之间。导热工质通过导热工质充注排气尾管封接头1，充注于导热工质玻璃管3内。导热工质玻璃管3的一端对应大管径玻璃明管4的封头端，通过吸气剂金属支撑弹卡7同心套装于外玻璃管内，大管径外层玻璃管4开口与导热工质玻璃管3的外壁环形密封玻璃焊接，形成套装在一起的玻璃管环形腔体，依次为大管径玻璃明管4、真空腔环腔，导热工质玻璃管3、导热工质玻璃管腔、节流汽液热交换装置2的结构，玻璃密封环形焊接点分界线外的导热工质玻璃管为玻璃真空太阳换能热管的放热段，玻璃密封环形焊接点分界线内的导热工质玻璃管为玻璃真空太阳换能热管的集热段，集热段导热工质玻璃管的外管壁迎光面为换能膜板6，吸气剂安装在真空腔金属支撑弹卡7上，安装在玻璃真空太阳换能热管的大管径外层玻璃管4封接端头上，排气尾管玻璃封接头10玻璃焊接在大管径外层玻璃管4的封接端头上。
图4、图5、图6组成第二实施例。图4、5、6中：其玻璃真空太阳换能热管的导热工质玻璃管3外壁换能膜板6的非迎光面为反射镜面11，导热工质玻璃管3内安置有毛吸材料12，充注的导热工质为相变液体介质。其它等同于第一实施例。
图7、图8、图9组成第三实施例。图7、8、9中：其玻璃真空太阳换能热管导热工质玻璃管3充注的导热工质为液体相变介质，反射镜面11蒸镀于大管径玻璃明管4非阳光入射玻璃层的外壁，放热段顶部设有安装密封帽14。其它等同于第一实施例。
图10、图11、图12组成第四实施例。图10、11、12中：其玻璃真空太阳换能热管的导热工质玻璃管3外壁换能膜板6的非迎光面为反射镜面11，导热工质玻璃管3充注的导热工质为液体相变介质，放热段端部设有紧固螺帽17、管形导流护套16、限位安装连接密封面15。其它等同于第一实施例。
图13、图14、图15组成第五实施例。图13、14、15中：其玻璃真空太阳换能热管为承压型。玻璃真空太阳换能热管的导热工质玻璃管3外壁换能膜板6为聚焦面，大管径玻璃明管4的非迎光面为反射镜面11，导热工质玻璃管3内管壁为毛吸沟槽13，外管壁为沟槽集热面换能膜板6，充注的导热工质为相变液体介质，放热段端部设有紧固螺帽17、管形导流护套16、限位安装连接密封面15。其它等同于第一实施例。
图16、图17、图18组成第六实施例。图16、17、18中：其玻璃真空太阳换能热管为承压型。为玻璃真空太阳换能热管的导热工质玻璃管3外壁换能膜板6为聚焦面，大管径玻璃明管4的非迎光面为反射镜面11，导热工质玻璃管3内管壁为来复线毛吸沟槽13，充注的导热工质为相变液体介质，放热段顶部设有安装密封帽14、管形导流护套16、限位安装连接密封面15。其它等同于第一实施例。
图19、图20、图21组成第七实施例。图19、20、21中：其玻璃真空太阳换能热管为承压型。为玻璃真空太阳换能热管的导热工质玻璃管3外壁换能膜板6为聚焦面，大管径玻璃明管4的非迎光面为反射镜面11，导热工质玻璃管3内管壁为毛吸材料12，充注的导热工质为相变液体介质，放热段顶部设有安装密封帽14、管形导流护套16、限位安装连接密封面15。其它等同于第一实施例。
图22、图23、图24组成第八实施例。图22、23、24中：其玻璃真空太阳换能热管为承压静电防结垢，光转化电热一体型。导热工质玻璃管3外壁换能膜板为光伏电池23聚焦面，光伏电池23的玻璃封接电极24通过玻璃金属封接点21导出，大管径玻璃明管4的非迎光面为反射镜面11，导热工质玻璃管腔内安置有毛吸材料12，充注的导热工质为液体相变介质，放热段端部安装有静电防垢接插电极18，放热段顶部设有安装密封帽19、管形导流护套16、限位安装连接密封面15。其它等同于第一实施例。
图25、图26、图27组成第九实施例。图25、26、27中：其玻璃真空太阳换能热管为承压型。导热工质玻璃管3外壁换能膜板6为金属材料平面板，大管径玻璃明管4为椭圆管的非迎光面为反射镜面11，导热工质玻璃管腔内管壁为毛吸沟槽13，导热工质玻璃管3内充注的导热工质为液体相变介质，放热段顶部设有安装螺帽17、限位安装连接密封面15。其它等同于第一实施例。
图28、图29、图30组成第十实施例。图28、29、30中：其玻璃真空太阳换能热管为承压、光转化电热一体型。导热工质玻璃管3外壁换能膜板6为碳材料平面板复合光伏电池板23，光伏电池23的玻璃封接电极24通过玻璃金属封接点21导出，大管径玻璃明管4为椭圆管的非迎光面为反射镜面11，导热工质玻璃管3内管壁为毛吸沟槽13，导热工质玻璃管3内充注的液体为相变介质，放热段顶部设有安装密封紧固吸盘19、管形导流护套16、限位安装连接密封面15。其它等同于第一实施例。
图31、图32、图33组成第十一实施例。图31、32、33中：其玻璃真空太阳换能热管为承压静电防结垢，光转化电热一体型。导热工质玻璃管3外壁换能膜板6为碳材料平面板复合光伏电池板20，大管径玻璃明管4为椭圆管的非迎光面为反射镜面11，导热工质玻璃管3内管壁为毛吸沟槽13，导热工质玻璃管3内充注的液体为相变介质，放热段外层为石英玻璃管24，内、外层玻璃管之间为导热导电材料26，充注的导热工质为液体相变介质，放热段端部安装有静电防垢接插电极18，光伏电池23的玻璃封接电极24通过玻璃金属封接点21导出，放热段顶部设有安装密封帽22、管形导流护套16、限位安装连接密封面15。其它等同于第一实施例。