CN101614448A - 太阳能集热器镜单元及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能集热器镜单元及其制作方法。所述方法包括：将多个反光镜组装在具有设定凸面的定位模具上，各反光镜的反光面朝向所述凸面设置；在组装后的所述多个反光镜的表面涂布固化材料，使所述多个反光镜固接成一体。本发明技术方案太阳能集热器镜单元的加工工艺简单，生产成本低，产品的质量稳定性高，可有效保证太阳能集热器镜单元的聚光效果。

Description

太阳能集热器镜单元及其制作方法

技术领域

本发明涉及太阳能集热器技术，特别是一种太阳能集热器镜单元及其制作方法。

背景技术

作为一种清洁、可再生、储量无限、普遍存在的洁净能源，太阳能已经被大力开发利用，太阳能利用中，如何将太阳光的辐射能转化为热能是其中的关键。

由于太阳光比较分散，如何将分散的太阳能集中起来是提高太阳能利用率的一个重要方面，因此，作为聚集太阳光的太阳能集热器是各种太阳能装置的重要组成部件，太阳能集热器镜实质上就是一个聚光镜，通过将分散的太阳光聚集在焦点处，从而在焦点处可产生较强的能量，通常太阳能集热器为组合式集热器，即将多个太阳能集热器镜单元组合形成，每个太阳能集热器镜单元相当于一个小的反射性聚光镜，当然，某些太阳能集热器也可为一个单独的太阳能集热器镜单元。现有技术的太阳能集热器镜单元通常采用以下几种方法制作：

(1)平板玻璃强力拉弯法。

该种方法是将玻璃的边缘固定后，在玻璃的背面固定调节装置，通过调节调节装置在玻璃的表面产生一定的拉应力，使玻璃在该拉应力作用下被拉弯成具有一定弧面的太阳能集热器镜单元。但是，利用该方法制作太阳能集热器镜单元过程中，调节装置在玻璃表面产生的拉应力分布不均匀，成型的太阳能集热器镜单元的弧面不规则，产品质量的稳定性较差，大量生产中各太阳能集热器镜单元的焦点和焦距的一致性较低，产品的不良率高，太阳能集热器镜单元的聚光集热效果较差。

(2)金属成型抛光镀膜法。

该方法是将不锈钢板或铝板冲压成型具有一定弧面的金属件，然后在该金属件的弧面上抛光电镀反光层，得到具有一定弧面的太阳能集热器镜单元。该种方法对金属件成型加工的工艺要求高，加工精度无法满足，同时，还需对产品的表面进行抛光、电镀，整个生产工艺复杂，成型、抛光以及电镀加工过程中易造成产品的变形，因此，产品的质量的稳定性也较差，大量生产中各太阳能集热器镜单元的焦点和焦距的一致性也较低，产品的不良率较高，太阳能集热器镜单元的聚光集热效果差。

(3)平板玻璃热弯成型法。

该方法是将悬空放置的玻璃加热至软化温度，使其处于熔融状态，在自重以及自身材料的内部张力的作用下，悬空放置的玻璃会成型一定的弧面，通过控制玻璃的成型时间以及成型温度，使其冷却后即可得到具有一定弧面的太阳能集热器镜单元。该种方法对整个生产工艺的精度控制较严，设备要求高，工艺复杂，产品的生产周期较长，且具有较高的能耗，生产过程中成型温度以及设备的精度控制较难，产品质量的稳定性较差，不良率高，生产成本高，且大量生产中各太阳能集热器镜单元的焦点和焦距的一致性也较低，太阳能集热器镜单元的据广集热效果无法保证。

综上，现有技术太阳能集热器镜单元的加工工艺复杂，产品的质量和稳定性均较差，生产中太阳能集热器镜单元的焦点和焦距的一致性较低，且生产成本均较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能集热器镜单元及其制作方法，可以有效简化太阳能集热器镜单元的加工工艺，提高产品质量的稳定性，降低生产成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种太阳能集热器镜单元制作方法，包括：

将多个反光镜组装在具有设定凸面的定位模具上，各反光镜的反光面朝向所述凸面设置；

在组装后的所述多个反光镜的表面涂布固化材料，使所述多个反光镜固接成一体。

其中，所述定位模具的凸面的弧度根据太阳能集热器镜单元的焦距以及焦点光斑面积计算得到，所述凸面上设置有多个用于固定反光镜的定位框，各反光镜的面积与所述焦点光斑面积相同。在涂布的所述固化材料上还可设置加强板，所述固化材料固化后与所述多个反光镜固接成一体。所述固化材料可以为环氧树脂，或者为玻璃钢。所述反光镜可为具有反射层的玻璃或塑料镜，所述反光镜为平面镜或具有一定曲率半径的凹面镜。

本发明还提供了一种太阳能集热器镜单元，为根据上述太阳能集热器镜单元制作方法加工而成，包括多个反光镜，所述多个反光镜组合形成具有一定弧面的整体。

本发明还提供了一种太阳能集热器镜单元制作方法，包括：

将平面反光镜组装在具有设定凸面的定位模具上，所述平面反光镜的反光面朝向所述凸面设置；

利用真空机通过所述凸面上设置的多个真空穿孔吸附所述平面反光镜，将所述平面反光镜拉弯贴合在所述凸面上；

在拉弯并贴合在所述凸面上的平面反光镜的表面涂布固化材料，固化拉弯后的平面反光镜。

本发明还提供了一种太阳能集热器镜单元制作方法，包括：

通过成型模具加工得到菲涅尔透镜，所述成型模具为根据太阳能集热器镜单元的焦距加工而成的具有预设齿纹宽度和角度的模具；

在所述菲涅尔透镜带有齿纹的表面镀上反光层。

进一步地，可在所述菲涅尔透镜未带有齿纹的光平面上粘贴平板玻璃。所述反光层表面还可涂覆有保护层。具体地，所述保护层可为固化材料，所述固化材料可为环氧树脂，或者为玻璃钢。

本发明还提供了一种太阳能集热器镜单元，包括菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜带齿纹的表面镀有反光层。

其中，在所述菲涅尔透镜未带有齿纹的光平面上可粘贴平板玻璃。所述反光层表面涂覆有保护层。

本发明技术方案通过利用定位模具，将多个反光镜片组装成型具有一定弧面的太阳能集热器镜单元，或者利用真空吸附成型具有一定弧面的太阳能集热器镜单元，或者成型菲涅尔透镜后加镀反光层成型具有一定弧面的太阳能集热器镜单元，并在成型的太阳能集热器镜单元的背面涂布固化材料固化，生产工艺简单，通过定位模具加工太阳能集热器镜单元过程中，太阳能集热器镜单元产品质量的稳定性较好，产品良率高，生产成本较低，大量产生中可有效保证太阳能集热器镜单元焦点和焦距的一致性，有效保证太阳能集热器镜单元的聚光集热效果，便于推广和应用。

附图说明

图1为本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例一的流程示意图；

图2为本发明实施例一中定位模具的结构示意图；

图3为图2中A-A向剖面示意图；

图4为图2中的定位模具组装有反光镜的结构示意图；

图5为本发明实施例一中定位模具上涂布有固化材料的结构示意图；

图6为本发明实施例一中定位模具上设置有加强板后的结构示意图；

图7为本发明太阳能集热器镜单元实施例一的结构示意图；

图8为本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例二的流程示意图；

图9为本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例二中定位模具的结构示意图；

图10为图9中B-B向剖面示意图；

图11为本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例三的结构示意图；

图12为本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例三中成型模具的结构示意图；

图13为本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例三中成型的菲涅尔透镜的剖面示意图；

图14为本发明太阳能集热器镜单元实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例一的流程示意图。如图1所示，该方法包括：

步骤101、将多个反光镜组装在具有设定凸面的定位模具上，各反光镜的反光面朝向所述凸面设置。

实际应用中，可根据要制作的太阳能集热器镜单元的焦距以及焦点光斑面积，设计和加工出具有一定弧度凸面的定位模具，利用该定位模具制作太阳能集热器镜单元。图2为本发明实施例一中定位模具的结构示意图；图3为图2中A-A向剖面示意图；图4为图2中的定位模具组装有反光镜的结构示意图。具体地，根据要制作的太阳能集热器镜单元的焦距以及焦点光斑的面积，可计算出太阳能集热器镜单元的弧面的弧度，即弧面的曲率半径，然后可根据该弧面的曲率半径加工定位模具10上的凸面11，获得定位模具10；同时，还可在凸面11的表面设置多个用于固定反光镜13的定位框12，且各反光镜13的面积为与焦点光斑面积相同。定位模具10加工完成后，即可将多个具有与焦点光斑面积相同的反光镜13分别贴合在各定位框12上。

步骤102、在组装后的所述多个反光镜的表面涂布固化材料，使所述多个反光镜固接成一体。

图5为本发明实施例一中定位模具上涂布有固化材料的结构示意图；图6为本发明实施例一中定位模具上设置有加强板后的结构示意图。各反光镜组装完毕后，可在反光镜的表面(即背对定位模具凸面的反光镜的表面)涂布一层固化材料14，以使得分离的多个反光镜固接成一个整体；同时，还可在涂布的固化材料14上设置加强板15，使得固化材料14固化后与各反光镜固接为一体，加强板15的设置可使得各反光镜更加牢固的结合在一起。实际应用中，上述的固化材料可以是环氧树脂或玻璃钢，本实施例中优选地采用玻璃钢，玻璃钢固化后具有较强的强度，在将各个反光镜结合为一体后，可有效起到加固和定形的作用，有效防止固接成一体反光镜变形。

实际应用中，可根据实际的需要涂布合适厚度的固化材料，以保证制作后的太阳能集热器镜单元具有更好的强度和稳定性。此外，在涂布固化材料前，还可在定位模具上涂布脱模剂，防止固化材料涂布到定位模具上而造成脱模困难。

实际应用中，所述的反光镜可为具有反射层的玻璃或塑料镜，且所述反光镜为平面镜或具有一定曲率半径的球面镜，优选地，本实施例中采用平面反光玻璃作为制作太阳能集热器镜单元的镜片，由于平面反光玻璃加工容易，成本低，且具有较好的发射效果，可有效降低太阳能集热器镜单元的生产成本，保证太阳能集热器镜单元的聚光效果。

本实施例技术方案中，通过利用定位模具将多个反光镜片组装成型具有一定弧面的太阳能集热器镜单元，并在各反光镜的背面利用固化材料固化加固，太阳能集热器镜单元的加工工艺简单，通过定位模具加工太阳能集热器镜单元过程中，太阳能集热器镜单元的质量的稳定性较好，产品的良率高，生产成本较低，大量生产中可有效保证各太阳能集热器镜单元焦点和焦距的一致性，有效保证太阳能集热器镜单元的聚光集热效果，便于推广和应用；本实施例技术方案中，通过玻璃钢固化成型后的反光镜，使得成型后的太阳能集热器镜单元的强度好，产品使用的稳定性和可靠性较高，提高产品的使用寿命。

图7为本发明太阳能集热器镜单元实施例一的结构示意图。具体地，如图7所示，本实施例太阳能集热器镜单元包括多个反光镜13，所述多个反光镜13组合形成具有一定弧面的整体。本实施例太阳能集热器镜单元可通过将多个反光镜以一定的弧度拼接在一起而得到的具有较大面积的太阳能集热器镜单元，其背面可通过玻璃钢16固化，具体地，本实施例太阳能集热器镜单元可按照上述本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例一的步骤来加工制作，在此不再赘述。

图8为本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例二的流程示意图。如图8所示，该方法包括：

步骤201、将平面反光镜组装在具有设定凸面的定位模具上，所述平面反光镜的反光面朝向所述凸面设置。

实际应用中，可根据要制作的太阳能集热器镜单元的焦距设计和加工具有凸面的定位模具，并在该模具上设置真空穿孔，通过真空机将放置在该定位模具上的平面反光镜吸附拉弯成具有一定弧面的太阳能集热器镜单元。图9为本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例二中定位模具的结构示意图；图10为图9中B-B向剖面示意图。具体地，可根据要制作的太阳能集热器镜单元的焦距计算出太阳能集热器镜单元的弧面的弧度，即弧面的曲率半径，然后根据该弧面的曲率半径加工出定位模具20上的凸面21，使得凸面21具有与要制作的太阳能集热器镜单元的弧面的曲率半径相同，同时，在凸面21上均匀设置多个真空穿孔22，从而获得定位模具20。定位模具20制作完毕后，即可将该平面反光镜放置在凸面21上，通过真空机加工制作太阳能集热器镜单元。

步骤202、利用真空机通过所述凸面上设置的多个真空穿孔吸附所述平面反光镜，将所述平面反光镜拉弯贴合在所述凸面上。

平面反光镜放置在定位模具上后，可将真空机的各真空管通过真空穿孔与平面反光镜连接，通过真空吸附在平面反光镜上，通过设定真空机的真空度，即可利用真空的吸力将平面反光镜拉弯贴合在定位模具的凸面上，获得所需弧面的太阳能集热器镜单元。

步骤203、在拉弯并贴合在所述凸面上的平面反光镜的表面涂布固化材料，固化拉弯后的平面反光镜。

实际应用中，用于拉弯后的具有一定弧面的平面反光镜易变形，因此，通过涂布固化材料并将平面反光镜固化。其中，所述的固化材料可以是环氧树脂或玻璃钢，优选地，本实施例采用玻璃钢来固化平面反光镜，以提高太阳能集热器镜单元的强度，保证产品的稳定性。

实际应用中，可根据实际的需要涂布合适厚度的固化材料，以保证制作后的太阳能集热器镜单元具有更好的强度和稳定性。此外，在涂布固化材料前，还可在定位模具上涂布脱模剂，防止固化材料涂布到定位模具上而造成脱模困难。

实际应用中，可根据要制作的太阳能集热器镜单元的需要，设计和加工出具有一定弧度的凸面的定位模具，利用该模具即可连续稳定的制作所需的太阳能集热器镜单元，太阳能集热器镜单元制作工艺简单，生产成本低；通过利用真空吸附的方式使平面反光玻璃拉完成具有所需弧面的太阳能集热器镜单元，真空吸附方式拉弯平面反光玻璃时，玻璃表面受力均匀，可有效保证太阳能集热器镜单元的弧面的成型效果，提高产品质量的稳定性，可有效保证各太阳能集热器镜单元焦点和焦距的一致性，提高太阳能集热器镜单元的聚光集热效果。

图11为本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例三的结构示意图。如图11所示，该方法包括：

步骤301、通过成型模具加工得到菲涅尔透镜，所述成型模具为根据太阳能集热器镜单元的焦距加工而成的具有预设齿纹宽度和角度的模具。

图12为本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例三中成型模具的结构示意图；图13为本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例三中成型的菲涅尔透镜的剖面示意图。具体地，在制作太阳能集热器镜单元前，可根据所要制作的太阳能集热器镜单元的焦距设计和加工具有一定齿纹宽度和角度的成型模具，根据该成型模具即可制作出相应的菲涅尔透镜(如图13所示)，具体地，可通过利用有机透明材料热压成型获得菲涅尔透镜，其热压成型的有机透明材料可以是塑料或玻璃材料。

步骤302、在所述菲涅尔透镜带有齿纹的表面镀上反光层。

步骤301获得的菲涅尔透镜后，可在菲涅尔透镜带有齿纹的表面镀上反光层，形成菲涅尔式反光镜，该菲涅尔式反光镜即为所制作的太阳能集热器镜单元。

实际应用中，可在所述菲涅尔透镜的镀反光层的表面涂覆保护层，所述的保护层可为固化材料，且所述固化材料可以为环氧树脂，或者玻璃钢，优选地，本实施中采用玻璃钢作为固化材料，以提高太阳能集热器镜单元的强度。

此外，实际应用中可根据制作出的菲涅尔透镜的透明材料的硬度，在未带有齿纹的光平面上粘贴平板玻璃。具体地，若制作菲涅尔透镜的透明材料硬度较低时，无法满足实际使用的要求时，可在制作好的菲涅尔透镜的光平面上利用胶水粘贴在平板玻璃上，利用平板玻璃的硬度抵挡风沙等，并在镀反光层的表面涂覆保护层，以提高制作出的太阳能集热器镜单元的强度；或者，若制作菲涅尔透镜的透明材料的硬度较大，可满足实际的使用需要时，可直接在镀反光层的表面涂覆保护层即可。

本实施例技术方案中，通过成型模具加工菲涅尔透镜，并在菲涅尔透镜表面镀反光层获得太阳能集热器镜单元，由于菲涅尔透镜的成型过程简单，质量稳定性高，太阳能集热器镜单元的整个加工工艺简单，可有效保证产品质量的稳定性，降低产品的生产成本，可有效保证各太阳能集热器镜单元焦点和焦距的一致性；同时，通过在菲涅尔透镜的背面涂布加工材料固定成型，提高了产品使用的稳定性和可靠性，提高了产品的使用寿命。

图14为本发明太阳能集热器镜单元实施例二的结构示意图。具体地，如图14所示，该太阳能集热器镜单元包括菲涅尔透镜41，所述菲涅尔透镜41带齿纹的表面镀有反光层42，即通过在菲涅尔透镜带齿纹的表面镀反光层获得太阳能集热器镜单元。

此外，如图14所示，在所述菲涅尔透镜未带有齿纹的光平面上还可粘贴平板玻璃43。所述反光层表面还可涂覆有保护层。

具体地，本实施例的太阳能集热器镜单元可通过上述本发明太阳能集热器镜单元制作方法实施例三提供的制作步骤获得，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (16)

1、一种太阳能集热器镜单元制作方法，其特征在于，包括：

将多个反光镜组装在具有设定凸面的定位模具上，各反光镜的反光面朝向所述凸面设置；

在组装后的所述多个反光镜的表面涂布固化材料，使所述多个反光镜固接成一体。

2、根据权利要求1所述的太阳能集热器镜单元制作方法，其特征在于，所述定位模具的凸面的弧度根据太阳能集热器镜单元的焦距以及焦点光斑面积计算得到，所述凸面上设置有多个用于固定反光镜的定位框，各反光镜的面积与所述焦点光斑面积相同。

3、根据权利要求1所述的太阳能集热器镜单元制作方法，其特征在于，在涂布的所述固化材料上设置加强板，所述固化材料固化后与所述多个反光镜固接成一体。

4、根据权利要求1所述的太阳能集热器镜单元制作方法，其特征在于，所述固化材料为环氧树脂，或者为玻璃钢。

5、根据权利要求1所述的太阳能集热器镜单元制作方法，其特征在于，所述反光镜为具有反射层的玻璃或塑料镜，所述反光镜为平面镜或具有一定曲率半径的凹面镜。

6、一种太阳能集热器镜单元，其特征在于，所述太阳能集热器镜单元为根据权利要求1～5任一所述的太阳能集热器镜单元制作方法加工而成，包括多个反光镜，所述多个反光镜组合形成具有一定弧面的整体。

7、一种太阳能集热器镜单元制作方法，其特征在于，包括：

将平面反光镜组装在具有设定凸面的定位模具上，所述平面反光镜的反光面朝向所述凸面设置；

利用真空机通过所述凸面上设置的多个真空穿孔吸附所述平面反光镜，将所述平面反光镜拉弯贴合在所述凸面上；

在拉弯并贴合在所述凸面上的平面反光镜的表面涂布固化材料，固化拉弯后的平面反光镜。

8、根据权利要求7所述的太阳能集热器镜单元制作方法，其特征在于，所述凸面的弧度为根据太阳能集热器镜单元的焦点和焦距计算得到。

9、根据权利要求7所述的太阳能集热器镜单元制作方法，其特征在于，所述固化材料为环氧树脂，或者为玻璃钢。

10、一种太阳能集热器镜单元制作方法，其特征在于，包括：

通过成型模具加工得到菲涅尔透镜，所述成型模具为根据太阳能集热器镜单元的焦距加工而成的具有预设齿纹宽度和角度的模具；

在所述菲涅尔透镜带有齿纹的表面镀上反光层。

11、根据权利要求10所述的太阳能集热器镜单元制作方法，其特征在于，还包括：

在所述菲涅尔透镜未带有齿纹的光平面上粘贴平板玻璃。

12、根据权利要求10或11所述的太阳能集热器镜单元制作方法，其特征在于，所述反光层表面涂覆有保护层。

13、根据权利要求12所述的太阳能集热器镜单元制作方法，其特征在于，所述保护层为固化材料，所述固化材料为环氧树脂，或者为玻璃钢。

14、一种太阳能集热器镜单元，其特征在于，包括菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜带齿纹的表面镀有反光层。

15、根据权利要求14所述的太阳能集热器镜单元，其特征在于，在所述菲涅尔透镜未带有齿纹的光平面上粘贴平板玻璃。

16、根据权利要求14或15所述的太阳能集热器镜单元，其特征在于，所述反光层表面涂覆有保护层。

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