专利名称：太阳能聚光器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能聚光器领域，具体是一种可模压反射型太阳能聚光器。
背景技术：
太阳辐射是一种漫射性能源。地球上的平均太阳辐射强度大约是800瓦/平方米， 并随地区、天气和季节的不同而变化。通常情况下，太阳能利用装置需要大的面积来收集太阳辐射。因此，为了能让太阳能成为主要的供能源，需要在创造极低成本的太阳能聚光器方面有新的突破。太阳能聚光器广泛地用于太阳辐射的聚集，并被认为是有希望实现极低成本的太阳能收集的方法之一。太阳能聚光器一般分为二类一类是基于光折射的菲涅耳透镜(FS) 太阳能聚光器，另一类是基于光反射的抛物面反射镜太阳能聚光器。由于成本是决定性因素，大部分的大型太阳能利用系统采用反射型太阳能聚光器来收集并凝聚太阳辐射。许多反射型太阳能聚光器设计成具有抛物线形式或抛物槽形式的凹面反射器结构。这些反射器中，大部分，甚至可能是全部都是由金属等相对坚硬的材料制成的。通常， 坚硬的反射部件经过模压成型和组装形成预设的几何形状，并由相配合的紧固件固定。由于这类装置是开放式的系统，为了免受风和负荷的破坏，这些坚硬的反射部件和紧固件都必须用具有一定硬度、厚度和质量的材料制成。传统的用于大型太阳能系统的太阳能聚光器体积大、笨重且昂贵。用于加工坚硬部件的精密几何形状的生产工艺复杂、耗时长且造价高。此外，在开放系统中，反射器结构的反射面直接暴露在外界环境中，缺乏防尘及预防其它污染物的措施。大多数的反射型太阳能聚光器只有在直接入射的太阳辐射时才有效，所以大多数的反射型太阳能聚光器由动力系统和控制系统驱动来跟踪太阳并保持直接的太阳入射。当太阳能聚光器较重时，就会大大地增加跟踪系统的负荷，从而使其的结构变的复杂，且增加了成本。某些类型的太阳能聚光器采用非刚性、轻质和便宜的材料，这会减少重量并降低成本。其中，最常见的是充气反射器结构。该结构使用充气气囊，气囊在充气时形成结构框架，可以将抛物线或抛物槽形状的太阳能聚光器的聚光器部分固定在理想的位置。这类型结构中，形成聚光器的反射面包括一在气囊内表面的金属涂层；其它类型结构中，聚光器部分由隔膜式结构形成，该隔膜式结构位于气囊内，它的外周贴在气囊的内表面上，这样，气囊充气后，隔膜被撑开形成所需的操作形状。第2，977，596号的美国专利(Justice等)提出使用隔膜结构来形成操作形状。在该专利中，使用一空气源来维持气囊的内压力。第4，672，389号的美国专利(Ulry)提出了充气反射器结构，其内部的凹面反射面由非刚性的柔性材料制成，它的位置和形式依靠某些手段来维持，而不是材料本身的强度。Ulry采用与外壳的内部相通的充气机构，实质上， 是一个气囊，它在外壳的内部形成并维持在超环境压力下的流体流动。GB 2 104 644号专利中，Leroy提出了充气太阳能集热器，它具有抛物槽反射器形状的并由充气机构来支撑的部件。充气机构用来产生该元件的内压，并高于大气压。第4，328，792号的美国专利中， Shores提出了具有封闭式结构元件的太阳能集热器。不同的是，该元件由抛物槽反射器和透明盖二部分组成。这些部件都是传统的由金属等坚硬材料加工的部件。这些充气结构的连接具有一定的困难。最明显的困难之一是，受风和其他因素的影响，气囊会发生变形，其必然导致聚光器的反射面也发生变形，这是最不想看到的。充气结构要由高于结构外部压力的内部压力支撑，需要使用支持系统，因此，需要额外的紧固件，如轮圈等。必须要有与结构内部相通的充气机构，它能在超环境压力下在结构内部维持内部流体流动。几乎所有的充气系统只能短期临时使用。充气系统可移动、可拆分，主要用于偏远地区。为了大规模和长期使用太阳能，需要轻质低成本材料生产的太阳能集热器，它们结构简单，具有强的耐户外条件性能，并且加工方便。很明易，充气系统不能胜任。
实用新型内容本实用新型的目的之一是提供一种反射器结构，它实现了用包括玻璃在内的可模压、轻质和低成本材料来生产太阳能聚光器，该太阳能聚光器的质量和性能与传统的用金属等优质硬材料生产的太阳能聚光器一样。本实用新型的目的之二是提供一非充气反射器结构，它不需要额外的紧固件和具有充气结构的充气机构，从而简化聚光器系统，但仍保留了与柔性充气结构相关的完整性和性能。本实用新型的目的之三是提供一种非充气反射器结构，它避免了反射器结构在使用过程中，受风和其他因素的影响发生变形，确保在生产过程中反射面的几何形状的准确度。此外，本实用新型的目的之四是提供一封闭式非充气反射器结构，它是一个薄壁材料制成的单体，不需要其他任何元件，所以它加工和使用都很方便。本实用新型的目的之五是提供一具有封闭式结构的非充气反射器结构，但它具有一用于连接结构内部与外界环境的开口，使得结构内部的压力与大气压相等。因此，该反射器结构是由其本身的材料强度而成形，而不是因为结构内部的压力高于大气压。为了达到上述设计目的，本实用新型采用的技术方案如下一种太阳能聚光器，包括一个上透明表面和一个下透明表面，下透明表面上有一个反射层；该下透明表面的形状为能够使反射层反射和聚集入射光的抛物面或抛物线型槽。优选地，所述反射层为金属或至少一个镜膜。更优选地，所述上透明表面和下透明表面为一体式构造，上透明表面和下透明表面无缝连接。更优选地，所述上透明表面和下透明表面形成一个由薄壁透明材料制成的密闭体。进一步，所述密闭体包括一开口瓶颈，所述瓶颈具有一开口，密闭体内部与密闭体外部相通。优选地，所述上透明表面和下透明表面为单一整体件。[0022]优选地，所述反射层包覆在下透明表面的外表面上。优选地，所述反射层包覆在下透明表面的内表面上。本实用新型所述的太阳能聚光器的有益效果是封闭式空心结构实现了用包括玻璃在内的可模压、轻质和便宜材料来生产防风和其他因素的高强度机械结构。该结构可以形成精密凹面几何表面，用来支持聚集太阳光的金属反射层。
图1为本实用新型实施例所述的太阳能聚光器的示意图；图2为图1的A-A向示意图；图3为本实用新型另一实施例所述的太阳能聚光器的示意图；图4为本实用新型第三实施例所述的太阳能聚光器的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式
做详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获取的其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。如图1-2所示，本实用新型实施例所述的太阳能聚光器的主体是一个可模压、轻质和便宜材质的瓶子，比如玻璃或塑料等材料。在这个实施例中，瓶子是由透明材料经过吹塑成型形成一个单体，该单体具有一个薄壁和一个连通结构内部与外界环境的瓶颈11，该结构可以包括一金属反射层，它覆盖了主体的部分几何面积。所述薄壁透明材料的封闭主体实质上是一个瓶子，瓶子具有一个瓶颈，该瓶颈作为连通封闭主体外部环境的一个开口。该瓶子本身是高强度机械结构，可以支撑它本身来收集并凝聚太阳光，不需要借助其它支持系统。该瓶体的薄壁具有一定的厚度和硬度，并具有足够的材料强度来形成预设的几何形状，可以不借助任何充气系统来保持预设的几何形状。该瓶颈11是刚性的，所以瓶颈可作为连接机构实现与系统的集成。所述封闭主体的薄壁的上半部12是透明的，使光能进入该封闭结构；下半部13加工成一个凹面抛物线或抛物槽形状，这样射到下半部的太阳光被反射并聚集到预设的点或线上。如附图2所示，所述封闭主体的形成方法为金属反射层14覆盖在位于瓶子外表面的抛物线或抛物槽的表面；另一个方法是抛物线或抛物槽的外表面覆盖有镜膜。第三种方法是主体内表面的某个几何部分覆盖有金属或镜膜。根据附图2，瓶子的下半部13通过吹塑成型形成抛物槽形状。接着，瓶子的下半部 13的外表面上包覆至少一种金属反射层14。上半部12保持干净透明，有利于入射太阳光照射10。另一个方法是，抛物槽的外表面包覆镜膜，入射太阳光10透过瓶子的上半部12， 到达具有金属反射层14的下半部13后被反射回去。反射的太阳光再次透过瓶子的顶部， 被聚集在一位于主体系统外部的焦线上。附图3显示了太阳能聚光器的另一个实施例，该太阳能聚光器具有一个抛物线形的上半部22和一个抛物线形的下半部23，这二个部分在中间区域M汇合；所述下半部23 具有一个瓶颈21。根据所使用的成型方法，上半部22、中间区域M和具有瓶颈21的下半部23是由一个预成型坯经无缝成型，或每个部分单独成型后融合在一起。该太阳能聚光器还可通过另一个工艺成型，该工艺中，瓶颈21与下半部23 —体成型，其它部件通过热成型
等方法融合在一起。根据附图4，该太阳能聚光器的第三实施例是，一个透明瓶子包括底部32，该底部 32通过吹塑成型形成抛物线结构，该抛物线结构的内表面覆盖有一金属反射层或至少一个镜膜。附图4所示的太阳能聚光器还可以是，抛物线结构的底部32的外表面覆盖有一个金属反射层或至少一个镜膜。所述透明瓶子的顶部35是透明的，太阳光30能透过该顶部35到达瓶子底部32 的反射层。太阳光30被反射回去，再次透过瓶子的顶部35，并聚集在一个位于瓶子外侧的焦点上。如附图4所示，瓶颈31通过吹塑成型，将瓶子内部与外界环境连接起来。综上，所述瓶颈11 (21和31)配置成与大气条件保持平衡，或者通过开或关来维持特定的内部条件。比较附图3和4，附图3所示的太阳能聚光器大体上具有成镜像布置的上半部22 和下半部23。相反，在附图4中，顶部35与底部32具有不同的形状。透明顶部35的形状是可变的，但与底部32的形状不同，顶部35可以是一个平面，顶部35也可选择其他形状， 比如选择圆柱形的顶部35。此外，优选的是，顶部35和底部32中的其中之一或二个都是球形。底部32的形状的变化导致太阳能聚光器的焦点或焦线的改变，所以通过调整底部32 的形状可提供一个聚集光线入射的比表面积。生产太阳能聚光器的第一方法包括以下步骤1、通过注射成型形成瓶子的预成型坯，该预成型坯也可以具有一瓶颈；2、通过吹塑成型将预成型坯加工成一个瓶子，瓶子的至少一半具有抛物槽或抛物线形状；3、在抛物槽或抛物线的外表面上涂覆如银、铝等反射材料，或是在外表面上覆盖镜膜。生产太阳能聚光器的另一方法包括1、热成型方法代替模成型，将塑料板材加工形成太阳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内侧或外侧涂覆如银或铝等反射材料，或覆盖至少一镜膜；3、将上半部和下半部密封起来。在上述二个成型方法中，使用的材料在成型过程中是非刚性的，在成型过程完成后变得坚硬。这些材料包括，例如，玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、再生聚乙烯对苯二甲酸酯(PETE)等透明材料。使用这些成品后坚硬的材质可以减少用于支持或定位集热器的基本结构的数量。材料的另外一个选择是使用在成型过程结束后也是非刚性的材料。在太阳能聚光器充入气体或其他液体后，需要用气体出入口等机构来密闭瓶颈。该气体或其他液体可以产生足够的内压来支持反射器的抛物线或抛物槽形状。用第一种吹塑成型方法生产的聚光器其优点在于，没有接缝、除了瓶颈外没有开口、也没有可使内容物外逸的气体出入口。因此，不需要因为接缝处的泄漏对集热器再填充，避免接缝处的薄弱点，也避免了接缝处的复杂的连接部件。通过上面的描述可见，太阳能聚光器和它的生产方法具有许多优点。反射器结构可以是一个封闭式空心体结构，它可以使用非刚性、轻质和便宜的材料，如塑料、玻璃等。选择的材料用来构建一个薄壁体结构，它具有强的机械性能，不需要借助其它支持或充气系统就可以维持它本身的形状。封闭体结构是一个高强机械结构，它能有效地防止聚光器的几何表面在生产过程或使用过程中变形。封闭体结构能保护反射面不受灰尘和其它污染， 更加方便维护。这种太阳能聚光器能大大地简化了反射层的涂覆工艺。太阳能聚光器与系统的结合也很容易，只需要很少的动力就可以跟踪太阳。这种新型太阳能聚光器的生产方法便宜、简单而且快捷。因此，这种瓶形的太阳能聚光器及其生产方法是实现超轻和超便宜的太阳能聚光器及其高效生产加工的方法之一。该方法实现了反射面的自保护功能，可以防尘和避免其它污染。该方法还使基于该太阳能聚光器的系统超轻且坚固，该系统用较少的动力和相对简单的控制系统来驱动太阳能聚光器跟踪太阳。在前面的说明书中，描述了各种优选的实施例，并有附图作参照。然而，很显然，其他各种改进和改变以及其他实施例都可以在不背离下面权利要求所述的本实用新型的范围的情况下实施。相应地，说明书和附图视作是示例性的，而非限制性的。该领域内的技术人员可以根据所公开的说明书和实施例清楚地理解本实用新型的其他实施例。说明书和实施例仅视为示范性的，本实用新型的实质范围和精神通过下面的权利要求阐明。
权利要求1.一种太阳能聚光器，包括上透明表面、下透明表面和位于下透明表面上的反射层，其特征在于所述下透明表面的形状为能够使反射层反射和聚集入射光的抛物面或抛物线型槽。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光器，其特征在于所述反射层为金属或至少一个镜膜。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光器，其特征在于所述上透明表面和下透明表面为一体式构造，上透明表面和下透明表面无缝连接。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光器，其特征在于所述上透明表面和下透明表面形成一个由薄壁透明材料制成的密闭体。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能聚光器，其特征在于所述密闭体包括一开口瓶颈，所述瓶颈具有一开口，密闭体内部与密闭体外部相通。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光器，其特征在于所述上透明表面和下透明表面为单一整体件。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光器，其特征在于所述反射层包覆在下透明表面的外表面上。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光器，其特征在于所述反射层包覆在下透明表面的内表面上。
专利摘要本实用新型公开了一种太阳能聚光器，包括上透明表面、下透明表面和位于下透明表面上的反射层，所述下透明表面的形状为能够使反射层反射和聚集入射光的抛物面或抛物线型槽。
文档编号G02B1/10GK202119968SQ20112007802
公开日2012年1月18日 申请日期2011年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者施锋 申请人:北京中清阳明太阳能光伏光热科技有限公司