專利名稱：太陽(yáng)能聚光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能聚光器領(lǐng)域，具體是一種可模壓反射型太陽(yáng)能聚光器。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)輻射是一種漫射性能源。地球上的平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大約是800瓦/平方米， 并隨地區(qū)、天氣和季節(jié)的不同而變化。通常情況下，太陽(yáng)能利用裝置需要大的面積來(lái)收集太陽(yáng)輻射。因此，為了能讓太陽(yáng)能成為主要的供能源，需要在創(chuàng)造極低成本的太陽(yáng)能聚光器方面有新的突破。太陽(yáng)能聚光器廣泛地用于太陽(yáng)輻射的聚集，并被認(rèn)為是有希望實(shí)現(xiàn)極低成本的太陽(yáng)能收集的方法之一。太陽(yáng)能聚光器一般分為二類一類是基于光折射的菲涅耳透鏡(FS) 太陽(yáng)能聚光器，另一類是基于光反射的拋物面反射鏡太陽(yáng)能聚光器。由于成本是決定性因素，大部分的大型太陽(yáng)能利用系統(tǒng)采用反射型太陽(yáng)能聚光器來(lái)收集并凝聚太陽(yáng)輻射。許多反射型太陽(yáng)能聚光器設(shè)計(jì)成具有拋物線形式或拋物槽形式的凹面反射器結(jié)構(gòu)。這些反射器中，大部分，甚至可能是全部都是由金屬等相對(duì)堅(jiān)硬的材料制成的。通常， 堅(jiān)硬的反射部件經(jīng)過(guò)模壓成型和組裝形成預(yù)設(shè)的幾何形狀，并由相配合的緊固件固定。由于這類裝置是開(kāi)放式的系統(tǒng)，為了免受風(fēng)和負(fù)荷的破壞，這些堅(jiān)硬的反射部件和緊固件都必須用具有一定硬度、厚度和質(zhì)量的材料制成。傳統(tǒng)的用于大型太陽(yáng)能系統(tǒng)的太陽(yáng)能聚光器體積大、笨重且昂貴。用于加工堅(jiān)硬部件的精密幾何形狀的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)且造價(jià)高。此外，在開(kāi)放系統(tǒng)中，反射器結(jié)構(gòu)的反射面直接暴露在外界環(huán)境中，缺乏防塵及預(yù)防其它污染物的措施。大多數(shù)的反射型太陽(yáng)能聚光器只有在直接入射的太陽(yáng)輻射時(shí)才有效，所以大多數(shù)的反射型太陽(yáng)能聚光器由動(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)來(lái)跟蹤太陽(yáng)并保持直接的太陽(yáng)入射。當(dāng)太陽(yáng)能聚光器較重時(shí)，就會(huì)大大地增加跟蹤系統(tǒng)的負(fù)荷，從而使其的結(jié)構(gòu)變的復(fù)雜，且增加了成本。某些類型的太陽(yáng)能聚光器采用非剛性、輕質(zhì)和便宜的材料，這會(huì)減少重量并降低成本。其中，最常見(jiàn)的是充氣反射器結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)使用充氣氣囊，氣囊在充氣時(shí)形成結(jié)構(gòu)框架，可以將拋物線或拋物槽形狀的太陽(yáng)能聚光器的聚光器部分固定在理想的位置。這類型結(jié)構(gòu)中，形成聚光器的反射面包括一在氣囊內(nèi)表面的金屬涂層；其它類型結(jié)構(gòu)中，聚光器部分由隔膜式結(jié)構(gòu)形成，該隔膜式結(jié)構(gòu)位于氣囊內(nèi)，它的外周貼在氣囊的內(nèi)表面上，這樣，氣囊充氣后，隔膜被撐開(kāi)形成所需的操作形狀。第2，977，596號(hào)的美國(guó)專利(Justice等)提出使用隔膜結(jié)構(gòu)來(lái)形成操作形狀。在該專利中，使用一空氣源來(lái)維持氣囊的內(nèi)壓力。第4，672，389號(hào)的美國(guó)專利(Ulry)提出了充氣反射器結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的凹面反射面由非剛性的柔性材料制成，它的位置和形式依靠某些手段來(lái)維持，而不是材料本身的強(qiáng)度。Ulry采用與外殼的內(nèi)部相通的充氣機(jī)構(gòu)，實(shí)質(zhì)上， 是一個(gè)氣囊，它在外殼的內(nèi)部形成并維持在超環(huán)境壓力下的流體流動(dòng)。GB 2 104 644號(hào)專利中，Leroy提出了充氣太陽(yáng)能集熱器，它具有拋物槽反射器形狀的并由充氣機(jī)構(gòu)來(lái)支撐的部件。充氣機(jī)構(gòu)用來(lái)產(chǎn)生該元件的內(nèi)壓，并高于大氣壓。第4，328，792號(hào)的美國(guó)專利中， Shores提出了具有封閉式結(jié)構(gòu)元件的太陽(yáng)能集熱器。不同的是，該元件由拋物槽反射器和透明蓋二部分組成。這些部件都是傳統(tǒng)的由金屬等堅(jiān)硬材料加工的部件。這些充氣結(jié)構(gòu)的連接具有一定的困難。最明顯的困難之一是，受風(fēng)和其他因素的影響，氣囊會(huì)發(fā)生變形，其必然導(dǎo)致聚光器的反射面也發(fā)生變形，這是最不想看到的。充氣結(jié)構(gòu)要由高于結(jié)構(gòu)外部壓力的內(nèi)部壓力支撐，需要使用支持系統(tǒng)，因此，需要額外的緊固件，如輪圈等。必須要有與結(jié)構(gòu)內(nèi)部相通的充氣機(jī)構(gòu)，它能在超環(huán)境壓力下在結(jié)構(gòu)內(nèi)部維持內(nèi)部流體流動(dòng)。幾乎所有的充氣系統(tǒng)只能短期臨時(shí)使用。充氣系統(tǒng)可移動(dòng)、可拆分，主要用于偏遠(yuǎn)地區(qū)。為了大規(guī)模和長(zhǎng)期使用太陽(yáng)能，需要輕質(zhì)低成本材料生產(chǎn)的太陽(yáng)能集熱器，它們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有強(qiáng)的耐戶外條件性能，并且加工方便。很明易，充氣系統(tǒng)不能勝任。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的之一是提供一種反射器結(jié)構(gòu)，它實(shí)現(xiàn)了用包括玻璃在內(nèi)的可模壓、輕質(zhì)和低成本材料來(lái)生產(chǎn)太陽(yáng)能聚光器，該太陽(yáng)能聚光器的質(zhì)量和性能與傳統(tǒng)的用金屬等優(yōu)質(zhì)硬材料生產(chǎn)的太陽(yáng)能聚光器一樣。本實(shí)用新型的目的之二是提供一非充氣反射器結(jié)構(gòu)，它不需要額外的緊固件和具有充氣結(jié)構(gòu)的充氣機(jī)構(gòu)，從而簡(jiǎn)化聚光器系統(tǒng)，但仍保留了與柔性充氣結(jié)構(gòu)相關(guān)的完整性和性能。本實(shí)用新型的目的之三是提供一種非充氣反射器結(jié)構(gòu)，它避免了反射器結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中，受風(fēng)和其他因素的影響發(fā)生變形，確保在生產(chǎn)過(guò)程中反射面的幾何形狀的準(zhǔn)確度。此外，本實(shí)用新型的目的之四是提供一封閉式非充氣反射器結(jié)構(gòu)，它是一個(gè)薄壁材料制成的單體，不需要其他任何元件，所以它加工和使用都很方便。本實(shí)用新型的目的之五是提供一具有封閉式結(jié)構(gòu)的非充氣反射器結(jié)構(gòu)，但它具有一用于連接結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外界環(huán)境的開(kāi)口，使得結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓力與大氣壓相等。因此，該反射器結(jié)構(gòu)是由其本身的材料強(qiáng)度而成形，而不是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓力高于大氣壓。為了達(dá)到上述設(shè)計(jì)目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種太陽(yáng)能聚光器，包括一個(gè)上透明表面和一個(gè)下透明表面，下透明表面上有一個(gè)反射層；該下透明表面的形狀為能夠使反射層反射和聚集入射光的拋物面或拋物線型槽。優(yōu)選地，所述反射層為金屬或至少一個(gè)鏡膜。更優(yōu)選地，所述上透明表面和下透明表面為一體式構(gòu)造，上透明表面和下透明表面無(wú)縫連接。更優(yōu)選地，所述上透明表面和下透明表面形成一個(gè)由薄壁透明材料制成的密閉體。進(jìn)一步，所述密閉體包括一開(kāi)口瓶頸，所述瓶頸具有一開(kāi)口，密閉體內(nèi)部與密閉體外部相通。優(yōu)選地，所述上透明表面和下透明表面為單一整體件。[0022]優(yōu)選地，所述反射層包覆在下透明表面的外表面上。優(yōu)選地，所述反射層包覆在下透明表面的內(nèi)表面上。本實(shí)用新型所述的太陽(yáng)能聚光器的有益效果是封閉式空心結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了用包括玻璃在內(nèi)的可模壓、輕質(zhì)和便宜材料來(lái)生產(chǎn)防風(fēng)和其他因素的高強(qiáng)度機(jī)械結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以形成精密凹面幾何表面，用來(lái)支持聚集太陽(yáng)光的金屬反射層。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的太陽(yáng)能聚光器的示意圖；圖2為圖1的A-A向示意圖；圖3為本實(shí)用新型另一實(shí)施例所述的太陽(yáng)能聚光器的示意圖；圖4為本實(shí)用新型第三實(shí)施例所述的太陽(yáng)能聚光器的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲取的其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。如圖1-2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例所述的太陽(yáng)能聚光器的主體是一個(gè)可模壓、輕質(zhì)和便宜材質(zhì)的瓶子，比如玻璃或塑料等材料。在這個(gè)實(shí)施例中，瓶子是由透明材料經(jīng)過(guò)吹塑成型形成一個(gè)單體，該單體具有一個(gè)薄壁和一個(gè)連通結(jié)構(gòu)內(nèi)部與外界環(huán)境的瓶頸11，該結(jié)構(gòu)可以包括一金屬反射層，它覆蓋了主體的部分幾何面積。所述薄壁透明材料的封閉主體實(shí)質(zhì)上是一個(gè)瓶子，瓶子具有一個(gè)瓶頸，該瓶頸作為連通封閉主體外部環(huán)境的一個(gè)開(kāi)口。該瓶子本身是高強(qiáng)度機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以支撐它本身來(lái)收集并凝聚太陽(yáng)光，不需要借助其它支持系統(tǒng)。該瓶體的薄壁具有一定的厚度和硬度，并具有足夠的材料強(qiáng)度來(lái)形成預(yù)設(shè)的幾何形狀，可以不借助任何充氣系統(tǒng)來(lái)保持預(yù)設(shè)的幾何形狀。該瓶頸11是剛性的，所以瓶頸可作為連接機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的集成。所述封閉主體的薄壁的上半部12是透明的，使光能進(jìn)入該封閉結(jié)構(gòu)；下半部13加工成一個(gè)凹面拋物線或拋物槽形狀，這樣射到下半部的太陽(yáng)光被反射并聚集到預(yù)設(shè)的點(diǎn)或線上。如附圖2所示，所述封閉主體的形成方法為金屬反射層14覆蓋在位于瓶子外表面的拋物線或拋物槽的表面；另一個(gè)方法是拋物線或拋物槽的外表面覆蓋有鏡膜。第三種方法是主體內(nèi)表面的某個(gè)幾何部分覆蓋有金屬或鏡膜。根據(jù)附圖2，瓶子的下半部13通過(guò)吹塑成型形成拋物槽形狀。接著，瓶子的下半部 13的外表面上包覆至少一種金屬反射層14。上半部12保持干凈透明，有利于入射太陽(yáng)光照射10。另一個(gè)方法是，拋物槽的外表面包覆鏡膜，入射太陽(yáng)光10透過(guò)瓶子的上半部12， 到達(dá)具有金屬反射層14的下半部13后被反射回去。反射的太陽(yáng)光再次透過(guò)瓶子的頂部， 被聚集在一位于主體系統(tǒng)外部的焦線上。附圖3顯示了太陽(yáng)能聚光器的另一個(gè)實(shí)施例，該太陽(yáng)能聚光器具有一個(gè)拋物線形的上半部22和一個(gè)拋物線形的下半部23，這二個(gè)部分在中間區(qū)域M匯合；所述下半部23 具有一個(gè)瓶頸21。根據(jù)所使用的成型方法，上半部22、中間區(qū)域M和具有瓶頸21的下半部23是由一個(gè)預(yù)成型坯經(jīng)無(wú)縫成型，或每個(gè)部分單獨(dú)成型后融合在一起。該太陽(yáng)能聚光器還可通過(guò)另一個(gè)工藝成型，該工藝中，瓶頸21與下半部23 —體成型，其它部件通過(guò)熱成型
等方法融合在一起。根據(jù)附圖4，該太陽(yáng)能聚光器的第三實(shí)施例是，一個(gè)透明瓶子包括底部32，該底部 32通過(guò)吹塑成型形成拋物線結(jié)構(gòu)，該拋物線結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面覆蓋有一金屬反射層或至少一個(gè)鏡膜。附圖4所示的太陽(yáng)能聚光器還可以是，拋物線結(jié)構(gòu)的底部32的外表面覆蓋有一個(gè)金屬反射層或至少一個(gè)鏡膜。所述透明瓶子的頂部35是透明的，太陽(yáng)光30能透過(guò)該頂部35到達(dá)瓶子底部32 的反射層。太陽(yáng)光30被反射回去，再次透過(guò)瓶子的頂部35，并聚集在一個(gè)位于瓶子外側(cè)的焦點(diǎn)上。如附圖4所示，瓶頸31通過(guò)吹塑成型，將瓶子內(nèi)部與外界環(huán)境連接起來(lái)。綜上，所述瓶頸11 (21和31)配置成與大氣條件保持平衡，或者通過(guò)開(kāi)或關(guān)來(lái)維持特定的內(nèi)部條件。比較附圖3和4，附圖3所示的太陽(yáng)能聚光器大體上具有成鏡像布置的上半部22 和下半部23。相反，在附圖4中，頂部35與底部32具有不同的形狀。透明頂部35的形狀是可變的，但與底部32的形狀不同，頂部35可以是一個(gè)平面，頂部35也可選擇其他形狀， 比如選擇圓柱形的頂部35。此外，優(yōu)選的是，頂部35和底部32中的其中之一或二個(gè)都是球形。底部32的形狀的變化導(dǎo)致太陽(yáng)能聚光器的焦點(diǎn)或焦線的改變，所以通過(guò)調(diào)整底部32 的形狀可提供一個(gè)聚集光線入射的比表面積。生產(chǎn)太陽(yáng)能聚光器的第一方法包括以下步驟1、通過(guò)注射成型形成瓶子的預(yù)成型坯，該預(yù)成型坯也可以具有一瓶頸；2、通過(guò)吹塑成型將預(yù)成型坯加工成一個(gè)瓶子，瓶子的至少一半具有拋物槽或拋物線形狀；3、在拋物槽或拋物線的外表面上涂覆如銀、鋁等反射材料，或是在外表面上覆蓋鏡膜。生產(chǎn)太陽(yáng)能聚光器的另一方法包括1、熱成型方法代替模成型，將塑料板材加工形成太陽(yáng)能聚光器的上半部和下半部；2、上半部和下半部的其中之一的內(nèi)側(cè)或外側(cè)涂覆如銀或鋁等反射材料，或覆蓋至少一鏡膜；3、將上半部和下半部密封起來(lái)。在上述二個(gè)成型方法中，使用的材料在成型過(guò)程中是非剛性的，在成型過(guò)程完成后變得堅(jiān)硬。這些材料包括，例如，玻璃、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、再生聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯(PETE)等透明材料。使用這些成品后堅(jiān)硬的材質(zhì)可以減少用于支持或定位集熱器的基本結(jié)構(gòu)的數(shù)量。材料的另外一個(gè)選擇是使用在成型過(guò)程結(jié)束后也是非剛性的材料。在太陽(yáng)能聚光器充入氣體或其他液體后，需要用氣體出入口等機(jī)構(gòu)來(lái)密閉瓶頸。該氣體或其他液體可以產(chǎn)生足夠的內(nèi)壓來(lái)支持反射器的拋物線或拋物槽形狀。用第一種吹塑成型方法生產(chǎn)的聚光器其優(yōu)點(diǎn)在于，沒(méi)有接縫、除了瓶頸外沒(méi)有開(kāi)口、也沒(méi)有可使內(nèi)容物外逸的氣體出入口。因此，不需要因?yàn)榻涌p處的泄漏對(duì)集熱器再填充，避免接縫處的薄弱點(diǎn)，也避免了接縫處的復(fù)雜的連接部件。通過(guò)上面的描述可見(jiàn)，太陽(yáng)能聚光器和它的生產(chǎn)方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。反射器結(jié)構(gòu)可以是一個(gè)封閉式空心體結(jié)構(gòu)，它可以使用非剛性、輕質(zhì)和便宜的材料，如塑料、玻璃等。選擇的材料用來(lái)構(gòu)建一個(gè)薄壁體結(jié)構(gòu)，它具有強(qiáng)的機(jī)械性能，不需要借助其它支持或充氣系統(tǒng)就可以維持它本身的形狀。封閉體結(jié)構(gòu)是一個(gè)高強(qiáng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，它能有效地防止聚光器的幾何表面在生產(chǎn)過(guò)程或使用過(guò)程中變形。封閉體結(jié)構(gòu)能保護(hù)反射面不受灰塵和其它污染， 更加方便維護(hù)。這種太陽(yáng)能聚光器能大大地簡(jiǎn)化了反射層的涂覆工藝。太陽(yáng)能聚光器與系統(tǒng)的結(jié)合也很容易，只需要很少的動(dòng)力就可以跟蹤太陽(yáng)。這種新型太陽(yáng)能聚光器的生產(chǎn)方法便宜、簡(jiǎn)單而且快捷。因此，這種瓶形的太陽(yáng)能聚光器及其生產(chǎn)方法是實(shí)現(xiàn)超輕和超便宜的太陽(yáng)能聚光器及其高效生產(chǎn)加工的方法之一。該方法實(shí)現(xiàn)了反射面的自保護(hù)功能，可以防塵和避免其它污染。該方法還使基于該太陽(yáng)能聚光器的系統(tǒng)超輕且堅(jiān)固，該系統(tǒng)用較少的動(dòng)力和相對(duì)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能聚光器跟蹤太陽(yáng)。在前面的說(shuō)明書中，描述了各種優(yōu)選的實(shí)施例，并有附圖作參照。然而，很顯然，其他各種改進(jìn)和改變以及其他實(shí)施例都可以在不背離下面權(quán)利要求所述的本實(shí)用新型的范圍的情況下實(shí)施。相應(yīng)地，說(shuō)明書和附圖視作是示例性的，而非限制性的。該領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以根據(jù)所公開(kāi)的說(shuō)明書和實(shí)施例清楚地理解本實(shí)用新型的其他實(shí)施例。說(shuō)明書和實(shí)施例僅視為示范性的，本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍和精神通過(guò)下面的權(quán)利要求闡明。
權(quán)利要求1.一種太陽(yáng)能聚光器，包括上透明表面、下透明表面和位于下透明表面上的反射層，其特征在于所述下透明表面的形狀為能夠使反射層反射和聚集入射光的拋物面或拋物線型槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能聚光器，其特征在于所述反射層為金屬或至少一個(gè)鏡膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能聚光器，其特征在于所述上透明表面和下透明表面為一體式構(gòu)造，上透明表面和下透明表面無(wú)縫連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能聚光器，其特征在于所述上透明表面和下透明表面形成一個(gè)由薄壁透明材料制成的密閉體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽(yáng)能聚光器，其特征在于所述密閉體包括一開(kāi)口瓶頸，所述瓶頸具有一開(kāi)口，密閉體內(nèi)部與密閉體外部相通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能聚光器，其特征在于所述上透明表面和下透明表面為單一整體件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能聚光器，其特征在于所述反射層包覆在下透明表面的外表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能聚光器，其特征在于所述反射層包覆在下透明表面的內(nèi)表面上。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種太陽(yáng)能聚光器，包括上透明表面、下透明表面和位于下透明表面上的反射層，所述下透明表面的形狀為能夠使反射層反射和聚集入射光的拋物面或拋物線型槽。
文檔編號(hào)G02B1/10GK202119968SQ20112007802
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
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