CN101794017B - 一种薄膜太阳能反射聚光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种薄膜太阳能反射聚光装置，所述薄膜太阳能反射聚光装置包括：聚光膜、面形底板和面形定焦支架；所述聚光膜是具有反光镀层的平面膜或是微棱镜全反射聚光膜，具有反光镀层的平面膜或是微棱镜全反射聚光膜设置在面形底板顶部面上；所述面形底板是薄板，面形底板粘附在面形定焦支架顶部表面上，它与面形定焦支架共同形成符合光学要求的表面形状及精确定位的焦点。本发明的有益效果是：本发明将聚光膜、面形底板和面形定焦支架分开制造，又把符合光学要求的面形和焦点定位集中到面形定焦支架一个零件上。这样便于实现成本低，精度高，重复性好，易制造，能大面积普及和推广对太阳能的反射聚光利用。

Description

一种薄膜太阳能反射聚光装置
技术领域
本发明涉及的是太阳能反射聚光装置，特别涉及的是一种薄膜太阳能反射聚光装置。
背景技术
太阳能反射聚光装置有三要素：反射系数极高的反光镀层(聚光层)；符合光学要求的反射形面；准确的聚光焦点定位。
现有技术的太阳能反射聚光装置，多半是在一块整体的基体材料上，按光学要求加工成准确的面形，再在该面形的形面上抛光镀膜，再用焊接支架将受光体架设到焦点上去从而形成聚光装置。
上述现有技术的聚光装置存在如下缺陷：材料成本高，加工难度大，焦点找不准，批量生产非常困难。因此上述聚光装置只能在实验室或在展示性的样板工程中使用，根本不能大面积普及和推广，使太阳能的利用和发展受到限制。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种低成本、易制造，重复精度高聚光效果好，能大面积普及到千家万户的一种薄膜太阳能反射聚光装置。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种薄膜太阳能反射聚光装置，所述薄膜太阳能反射聚光装置包括：聚光膜、面形底板和面形定焦支架；所述聚光膜是具有反光镀层的平面膜，具有反光镀层的平面膜设置在面形底板顶部面上；所述面形底板是薄板，面形底板的底面贴附在面形定焦支架顶部表面上，并再现面形定焦支架顶部表面形状；所述面形定焦支架包括：面形定焦支架顶部光学曲面和与面形定焦支架一体的定焦结构，所述面形定焦支架顶部光学曲面位于面形定焦支架顶部表面，所述与面形定焦支架一体的定焦结构的中心点位于面形定焦支架顶部光学曲面的焦点。
一种薄膜太阳能反射聚光装置，所述薄膜太阳能反射聚光装置包括：聚光膜、面形底板和面形定焦支架；所述聚光膜是微棱镜全反射聚光膜，微棱镜全反射聚光膜设置在面形底板顶部面上；所述面形底板是薄板，面形底板的底面贴附在面形定焦支架顶部表面上，并再现面形定焦支架顶部表面形状；所述面形定焦支架包括：面形定焦支架顶部光学曲面和与面形定焦支架一体的定焦结构，所述面形定焦支架顶部光学曲面位于面形定焦支架顶部表面，所述与面形定焦支架一体的定焦结构的中心点位于面形定焦支架顶部光学曲面的焦点。
本发明的有益效果是：
1.本发明将加工难度大需要抛光镀膜的部件分解成聚光膜和面形底板，分解后的部件便于加工，成本低。
2.本发明将加工难度大的形面分解为面形底板和面形定焦支架，又将面形底板制成薄板，只对面形定焦支架的顶部表面制成聚光需要的精确形面，而分解后的面形定焦支架容易做到精确加工，这样能保证柔软的面形底板贴附在面形定焦支架的顶部表面上时，能精确地再现面形定焦支架顶部表面形状，实现了便于加工，成本低的面形的形成。
3.本发明将难于精确定焦的问题用把定焦结构与面形定焦支架做到一个零件上，而且该零件是模具化的零件，从而成功解决了精确重复定焦的难题。
以上三个难题的成功解决使太阳能的反射聚光利用达到了能大面积普及和推广的水平。
本发明的实施例是将集热管1设置在本发明的聚光装置上，使集热管1成为聚光的焦点，能大量的聚集太阳能热量，比只用集热管收集太阳能的热量多6-9倍，达到多收集热量，加热出更高温度(近于100℃)的水的目的，使太阳能热水不但能用于洗澡还能用于取暖，使太阳热水的利用更上一个台阶。
附图说明
图1是本发明立体图；
图2是图1的主视图；
图3是图2的A-A剖视图；
图4是具有反光镀层的平面膜的结构剖视图；
图5是面形定焦支架结构示意图；
图6是微棱镜全反射聚光膜的结构示意图，图中显示太阳光线在棱镜上全反射的光路。
《附图中主要序号的说明》
1：集热管；2：聚光膜；2a：具有反光镀层的平面膜；2b：微棱镜全反射聚光膜；3：面形底板；4：面形定焦支架；4a：面形定焦支架顶部光学曲面；4b：与面形定焦支架一体的定焦结构；6：粘胶剂；7：透明塑料薄膜；8：反光镀层；9：保护膜层；11：第一平面；12：数字化曲面；14：第二平面；i1、i2、i3：入射光线；r1、r2、r3：反射光线；f：焦点。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进一步详述。
图1是本发明立体图；图2是图1的主视图；图3是图2的A-A剖视图；图4是具有反光镀层的平面膜的结构剖视图；图5是面形定焦支架结构示意图；图6是微棱镜全反射聚光膜的结构示意图，图中显示太阳光线在棱镜上全反射的光路。
实施例一。
本发明提供一种薄膜太阳能反射聚光装置，所述薄膜太阳能反射聚光装置包括：聚光膜2、面形底板3和面形定焦支架4。
如图1、图2、图3所示，所述聚光膜2是具有反光镀层的平面膜2a，具有反光镀层的平面膜2a设置在面形底板3顶部面上；所述面形底板3是薄板，面形底板3的底面贴附在面形定焦支架4顶部表面上，并再现面形定焦支架4顶部表面形状。
所述面形定焦支架4包括：面形定焦支架顶部光学曲面4a和与面形定焦支架一体的定焦结构4b。所述面形定焦支架顶部光学曲面4a位于面形定焦支架4顶部表面，所述与面形定焦支架一体的定焦结构4b的中心点位于面形定焦支架顶部光学曲面4a的焦点f。
如图4所示，所述具有反光镀层的平面膜2a的结构是：在透明塑料薄膜7一个侧面上镀反光镀层8，再在反光镀层8上涂覆保护膜层9；在透明塑料薄膜7另一个侧面上涂覆粘胶剂6。
当所述聚光膜2是具有反光镀层的平面膜2a时，所述面形底板3的形状是抛物面。
当所述聚光膜2是具有反光镀层的平面膜2a时，所述面形定焦支架顶部光学曲面4a是抛物柱面；所述面形定焦支架顶部光学曲面4a和与面形定焦支架一体的定焦结构4b为一体结构或是精确定位的机械连接结构。
本发明还包括有集热管1，所述集热管1的中心和与面形定焦支架一体的定焦结构4b的中心点重合。
本发明实施例一制作过程如下：
本发明先制造顶部表面为精确抛物面的面形定焦支架4，再将小于0.5mm薄的面形底板3贴附在面形定焦支架4的上部表面上，这样能保证柔软的面形底板3精确地再现面形定焦支架4上部抛物面形状；将具有反光镀层的聚光膜2a平整的粘附于面形底板3上表面，再将集热管1插入面形定焦支架4上的与面形定焦支架一体的定焦结构4b的孔中，这样就完成了本发明的薄膜太阳能反射聚光装置。
实施例二。
本发明提供一种薄膜太阳能反射聚光装置，所述薄膜太阳能反射聚光装置包括：聚光膜2、面形底板3和面形定焦支架4。
如图1、图2、图3所示，所述聚光膜2是微棱镜企反射聚光膜2b，微棱镜全反射聚光膜2b设置在面形底板3顶部面上；所述面形底板3是薄板，面形底板3的底面贴附在面形定焦支架4顶部表面上，并再现面形定焦支架4顶部表面形状；所述面形定焦支架4包括：面形定焦支架顶部光学曲面4a和与面形定焦支架一体的定焦结构4b，所述面形定焦支架顶部光学曲面4a位于面形定焦支架4顶部表面，所述与面形定焦支架一体的定焦结构4b的中心点位于面形定焦支架顶部光学曲面4a的焦点f。
如图6所示，所述微棱镜全反射聚光膜2b的结构是：在透明塑料薄膜上面形成多个微小的棱镜。
所述聚光膜2是微棱镜全反射聚光膜2b时，所述面形底板3的形状是：既能使微棱镜全反射聚光膜2b上的棱镜满足全反射条件，又能保证反射光线聚在一个焦点f上。
所述聚光膜2是微棱镜全反射聚光膜2b时，所述面形定焦支架顶部光学曲面4a是数字化的柱面，该数字化的柱面是：平行于光轴的入射光线i1、i2、i3经过第一平面11折射后落在数字化曲面12上，再经过数字化曲面12全反射到第二平面14上，经过第二个平面14折射后的反射光线r1、r2、r3聚在同一个焦点f上。
本发明还包括有集热管1，所述集热管1的中心和与面形定焦支架一体的定焦结构4b的中心点重合。
本发明实施例二制作过程如下：
本发明先制造顶部表面为精确的数字化曲面12的面形定焦支架4，再将小于0.5mm薄的面形底板3贴附在面形定焦支架4的上部表面上，这样能保证柔软的面形底板3精确地再现面形定焦支架4上部数字化曲面12的形状；将微棱镜全反射聚光膜2b平整的粘附于面形底板3上表面，再将集热管1插入面形定焦支架4上的与面形定焦支架一体的定焦结构4b的孔中，这样就完成了本发明的薄膜太阳能反射聚光装置。

Claims (8)

1.一种薄膜太阳能反射聚光装置，其特征在于，所述薄膜太阳能反射聚光装置包括：聚光膜（2）、面形底板（3）和面形定焦支架（4）；所述聚光膜（2）是具有反光镀层的平面膜（2a），具有反光镀层的平面膜（2a）设置在面形底板（3）顶部面上；所述面形底板（3）是柔软的薄板，面形底板（3）的底面贴附在面形定焦支架（4）顶部表面上，并再现面形定焦支架（4）顶部表面形状；所述面形定焦支架（4）包括：面形定焦支架顶部光学曲面（4a）和与面形定焦支架顶部光学曲面（4a）为一体的定焦结构（4b）；所述面形定焦支架顶部光学曲面（4a）位于面形定焦支架（4）顶部表面，所述与面形定焦支架顶部光学曲面（4a）为一体的定焦结构（4b）的中心点位于面形定焦支架顶部光学曲面（4a）的焦点（f）。
2.根据权利要求1中所述的一种薄膜太阳能反射聚光装置，其特征在于，所述具有反光镀层的平面膜（2a）的结构是：在透明塑料薄膜（7）一个侧面上镀反光镀层（8），再在反光镀层（8）上涂覆保护膜层（9）；在透明塑料薄膜（7）另一个侧面上涂覆粘胶剂（6）。
3.根据权利要求1中所述的一种薄膜太阳能反射聚光装置，其特征在于，所述面形底板（3）的形状是抛物面。
4.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能反射聚光装置，其特征在于，所述面形定焦支架顶部光学曲面（4a）是抛物柱面；所述面形定焦支架顶部光学曲面（4a）和与面形定焦支架顶部光学曲面（4a）为一体的定焦结构（4b）为一体结构或是精确定位的机械连接结构。
5.一种薄膜太阳能反射聚光装置，其特征在于，所述薄膜太阳能反射聚光装置包括：聚光膜（2）、面形底板（3）和面形定焦支架（4）；所述聚光膜（2）是微棱镜全反射聚光膜（2b），微棱镜全反射聚光膜（2b）设置在面形底板（3）顶部面上，所述微棱镜全反射聚光膜(2b)的结构是：在透明塑料薄膜上面形成多个微小的棱镜；所述面形底板（3）是柔软的薄板，面形底板（3）的底面贴附在面形定焦支架（4）顶部表面上，并再现面形定焦支架（4）顶部表面形状；所述面形定焦支架（4）包括：面形定焦支架顶部光学曲面（4a）和与面形定焦支架顶部光学曲面（4a）为一体的定焦结构（4b）；所述面形定焦支架顶部光学曲面（4a）位于面形定焦支架（4）顶部表面，所述与面形定焦支架顶部光学曲面（4a）为一体的定焦结构（4b）的中心点位于面形定焦支架顶部光学曲面（4a）的焦点（f）。
6.根据权利要求5中所述的一种薄膜太阳能反射聚光装置，其特征在于，所述面形底板（3）的形状是：既能使微棱镜全反射聚光膜（2b）上的棱镜满足全反射条件，又能保证反射光线聚在一个焦点（f）上。
7.根据权利要求5所述的一种薄膜太阳能反射聚光装置，其特征在于，所述面形定焦支架顶部光学曲面（4a）是数字化的柱面，该数字化的柱面是：平行于光轴的入射光线（i1、i2、i3）经过第一平面（11）折射后落在数字化曲面（12）上，再经过数字化曲面（12）全反射到第二平面（14）上，经过第二个平面（14）折射后的反射光线（r1、r2、r3）聚在同一个焦点（f）上。
8.根据权利要求1或5中所述的一种薄膜太阳能反射聚光装置，其特征在于，还包括有集热管（1），所述集热管（1）的中心和与面形定焦支架顶部光学曲面（4a）为一体的定焦结构（4b）的中心点重合。
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