CN102216543B - 微型桁架薄片面板组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微型桁架薄片面板组件。在一个实施方式中，具有非刚性薄片构件的坚固刚性的薄片面板组件包括：薄片构件，其具有选定的设计区域和形状；衬底，其具有与薄片构件基本相似的设计形状和区域；以及多个竖板元件，其具有选定的高度和构造，每个都从衬底向远端延伸，所述远端连接到薄片构件的背面，所述竖板元件被构造和布置成阵列，其使得所述组件在薄片构件内的选定方向上具有坚固的刚性。

Description

微型桁架薄片面板组件
相关申请(一个或多个)的交叉参考
技术领域
本发明一般涉及薄片面板组件，并且更具体地涉及适合用于太阳能集热器(solar collector)应用中的微型桁架薄片面板组件。
发明背景
太阳能集热设备利用太阳能集中器和/或光伏面板来产生太阳能。利用了可活动的抛物线槽式集热器(parabolic trough collector)的太阳能集中器组件(SCAs)提供了大的反射表面区域(孔)来跟踪阳光并将捕获的辐射能量聚焦在线性热收集元件(linear heat collectionelement)(HCEs)上，作为用于产生电力的热机械转换过程的第一步。太阳能槽式太阳能发电设备典型地包括多个SCAs，其被成排设置以捕获大量的太阳辐射能。
SCAs槽的反射表面通常是热成形的、厚玻璃反射镜，其理想地符合特定的几何形状、特别的表面曲率。太阳能设施的工作效率很大程度上取决于反射镜保持表面曲率的精确性以使反射镜锐利地将反射的太阳光聚焦到HCE上的能力。这需要非常精确的生产反射镜的制造工艺和装配到其支架上时反射镜自身的高刚性。因此，玻璃典型地形成得比较厚，经常导致反射镜的重量相当于支撑结构的重量。
传统上，热成形的玻璃反射镜被用在各种太阳能集中应用中，比如在内华达(Nevada)的“内华达太阳能一号(Nevada Solar One)”太阳能发电设备。玻璃反射镜材料被热成形为将阳光反射和集中到HCE上所需要的精确的形状(表面几何图形)。这种热成形的玻璃也称为凹玻璃(sagged glass)。凹玻璃厚、重、制造成本昂贵、运输和安装到设备上的成本昂贵并易于破损。
厚玻璃反射镜(或使用的任何其它反射体)必须保持它们的精确形状以有效聚焦所集中的太阳光，这要求热成形的反射镜玻璃具有足够的厚度来保持反射镜形状(通常大约三到五毫米)。热成形玻璃的问题包括较厚玻璃减小了反射镜的反射效率(太阳光吸收更多而反射更少)，具有与制作相关的表面误差局限性(斜率误差和边缘效应)，由于玻璃材料数量的增加导致更昂贵，以及更重导致不期望的运送或操作问题。另外，厚片材料难以形成太阳能发电应用所需要的复杂形状，并且可能在界面内存水而腐蚀镀银。
在一些情况下，薄玻璃和薄膜被直接粘结而紧靠预成形的具有所需曲率的基底或铝板，或粘结到被制成具有所需表面几何图形的夹层面板上。夹层面板通常包含两片金属表面，所述金属表面粘结到例如蜂房构造的多孔状核心。紧靠预成形的弯曲基底或板直接粘结薄玻璃和薄膜，或与蜂房状以及其它类型的闭室面板构造相结合的历史问题是：高成本以及暴露于恶劣天气时对侵入水的亲和性。积水优先侵蚀铝构件，渗透反射镜涂层，导致反射镜镀银被腐蚀。
发明内容
本发明的实施方式的方面涉及微型桁架薄片面板组件。在根据本发明的微型桁架薄片面板组件的实施方式中，衬底材料元件的“微型桁架”设计对于为微型桁架薄片面板组件提供刚性是重要的。微型桁架薄片面板组件的实施方式使薄面板，例如玻璃或其它反射材料的薄片，保持刚性或基本上刚性的构造。进一步地，例如，本发明的微型桁架薄片面板组件的实施方式可以用在太阳能集中器组件(SCA)的太阳能集热槽中。
根据本发明的微型桁架薄片面板组件的实施方式的方面，例如，如应用在SCA中的，是重量更轻且成本更小的反射表面。例如，根据本发明的实施方式，微型桁架薄片面板组件的薄玻璃面板可以具有凹玻璃的厚度和重量的大约四分之一，并且可以不用热成形制造成平面构造(但是可能后面被“冷成形”为所需的形状或曲率)并且因此可以以较小成本制造。微型桁架薄片面板组件的实施方式的另一方面是薄玻璃或薄膜的“冷”成形能力。另外微型桁架薄片面板组件的实施方式的另一方面是较大的反射镜总刚度(overall mirror rigidity)和例如，因此提高的在SCA中利用时的准确性。微型桁架薄片面板组件的实施方式的还另一方面是增加的安装便利性。微型桁架薄片面板组件的实施方式的还另一方面是减少的运输费用。微型桁架薄片面板组件的实施方式的还另一方面是消除或减少二次破损，如可能由施加到厚玻璃结构的大风力引起。微型桁架薄片面板组件的实施方式的另一方面是与现有太阳能槽或其它装置的可替换性或组合使用。微型桁架薄片面板组件的实施方式的另一方面是是改善了反射性能。微型桁架薄片面板组件的实施方式的另一方面是具有基本上敞开的构造以允许湿气排干或蒸发，并因此防止或阻止湿气积聚在组件的构件之间。
根据一个实施方式，具有非刚性薄片构件的坚固刚性的薄片面板组件包括：薄片构件，其具有选定的设计区域和形状；衬底，其具有与所述薄片构件基本上相似的设计形状和区域；以及多个竖板(riser)元件，具有选定的高度和构造，每个都从衬底延伸到连接于薄片构件背表面的远端，竖板元件被构造和布置成阵列，这使得组件在薄片构件内的选定方向上具有坚固的刚性。
在一个实施方式中，竖板元件自衬底的高度大体上一致，以便薄片构件和衬底具有基本同心的曲率。在一个实施方式中，薄片构件的正表面具有凹的曲率。在一个实施方式中，凹的曲率是抛物柱面的凹曲率。
在一个实施方式中，选定方向是与薄片构件的区域中心基本上同心的圆形方向。在一个实施方式中，选定方向是薄片构件内的两个正交方向中的至少一个。
在一个实施方式中，薄片构件包括玻璃层。在一个实施方式中，薄片构件包括为所述薄片构件提供强度的结构纤维。
在一个实施方式中，衬底由衬底片限定，并且竖板元件由衬底片的部分来限定，所述衬底片的部分弯曲远离衬底片并且整体连接到所述衬底片。在一个实施方式中，限定竖板元件的衬底片的部分具有大致三角形的构造，并且竖板元件到衬底片的整体连接是在三角形构造的底部。在一个实施方式中，竖板元件到衬底片的整体连接沿着基本上平行的直线间隔开，并且竖板元件在基本上平行的平面内。在一个实施方式中，平行的平面在第一和第二组内，第一组内的平行平面基本上垂直于第二组内的平行平面。在一个实施方式中，竖板元件在它们的远端限定在竖板顶点侧向布置的连接突部(tab)。在一个实施方式中，衬底片包含铝。
在一个实施方式中，衬底由第一衬底片和第二衬底片限定，并且竖板元件由第一衬底片的部分和第二衬底片的部分限定，所述第一衬底片的部分弯曲远离第一衬底片并与所述第一衬底片成整体连接，所述第二衬底片的部分弯曲远离第二衬底片并与所述第二衬底片成整体连接，限定竖板元件的第一和第二衬底片的部分具有大致三角形的构造，到第一和第二衬底片的整体连接在三角形构造的底部，到第一衬底片的整体连接基本上沿着第一平行直线间隔开，到第二衬底片的整体连接基本上沿着第二平行直线间隔开，第一衬底片的竖板元件基本上在第一平行平面内，第二衬底片的竖板元件基本上在第二平行平面内，第一平行线基本上垂直于第二平行线，并且第一平行平面基本上垂直于第二平行平面。
在一个实施方式中，竖板元件远端与薄片构件背面的连接是粘结连接。
在一个实施方式中，薄片构件包括主要由选定的合成树脂材料组成的基底层。
在一个实施方式中，竖板元件包括靠近远端的孔。
在一个实施方式中，组件限定了较大抛物式弯曲的柱形薄面板的一部分。在一个实施方式中，衬底的曲率不同于薄片构件的曲率。在一个实施方式中，衬底的曲率基本上是平的。
在一个实施方式中，薄片构件反射电磁辐射。在一个实施方式中，薄片构件反射太阳能辐射。
在一个实施方式中，薄片面板组件具有基本上敞开的结构，所述结构被配置以允许湿气从其中排除或蒸发，并阻止湿气在薄片面板组件内积聚。
根据另一实施方式，用于支撑薄面板以具有坚固刚性构造的支撑结构包括衬底片和多个竖板元件，所述竖板元件具有在从连接到衬底片的近端向远端的第一方向上延伸的高度，并具有沿着在基本上平行的竖板平面内的排的长度，所述竖板元件的远端可连接到薄面板，用于支撑薄面板并增加薄面板在第二方向上的刚性，所述第二方向基本上平行于竖板平面。
根据另一实施方式，在槽式太阳能发电设备中——在其中由多个槽框架的各个所支撑的多个弯曲反射表面的每一个具有选定的曲率并且具有选定曲率的弯曲反射表面被配置为将太阳光引导并集中到接收器上，改进包括坚固刚性的薄片面板组件，所述薄片面板组件包括：具有第一表面的非刚性薄片构件；衬底；和多个具有选定高度和构造的竖板元件，其每一个从所述衬底向连接到薄片构件背面的远端延伸，所述背面与第一表面相对，所述竖板元件被构造和设置成阵列，这使组件在薄片构件内的选定方向上具有坚固的刚性，薄片构件的第一表面包括多个具有选定曲率的弯曲反射表面之一的至少一部分。
而根据另一实施方式，形成具有薄片构件和衬底的薄片面板组件的方法——所述衬底包括多个从该衬底向远端延伸的竖板——包括：施加粘合剂到竖板的远端；通过粘合剂将薄片构件连接到竖板的远端；以及成形薄片面板组件使其具有选定曲率，此时所述粘合剂从未固化状态——其中粘合剂没有使薄片构件和衬底彼此粘合——固化到粘合剂将薄片构件和衬底互相粘合的固化状态。
在一个实施方式中，成形薄片面板组件包括：将薄片面板组件放置于具有第一弯曲表面的粘结夹具的第一部分与具有第二弯曲表面的粘结夹具的第二部分之间，第一和第二弯曲表面互相面对并基本上对应于选定曲率；和使粘结夹具的第一和第二部分朝向彼此夹紧，以限制它们之间的薄片面板组件，使其具有选定的曲率，此时粘合剂从未固化状态固化到固化状态。
通过以下的详细描述，结合以举例方式说明本发明特征的附图，本发明的其它特征和优点将变得清楚。
附图说明
图1为典型的弯曲桁架设计的正视示意图；
图2为太阳能集热器组件的透视图；
图3为根据本发明的实施方式的微型桁架薄片面板组件的俯视透视图；
图4为图3中微型桁架薄片面板组件的正视图；
图5为图3中微型桁架薄片面板组件的仰视透视图；
图6为图3中微型桁架薄片面板组件的一部分的细节仰视透视图；
图7为图3中微型桁架薄片面板组件的衬底的俯视透视图；
图8为图7中衬底的俯视图；
图9为图7中衬底的正视图；
图10为图7中衬底的一部分的细节俯视透视图；
图11为图7中衬底的一部分的细节俯视图；
图12为图7中衬底的一部分的细节正视图；
图13为根据本发明的另一实施方式的微型桁架薄片面板组件的衬底的俯视透视图；
图14为图13中衬底的侧视图；
图15为根据本发明的另一实施方式的微型桁架薄片面板组件的衬底的俯视示意图；
图16为根据本发明的另一实施方式的微型桁架薄片面板组件的衬底的俯视示意图；
图17为根据本发明的另一实施方式的微型桁架薄片面板组件的衬底的俯视示意图；
图18为根据本发明的另一实施方式的微型桁架薄片面板组件的衬底的俯视示意图；
图19为根据本发明的另一实施方式的微型桁架薄片面板组件的衬底的俯视透视图；
图20为根据本发明的实施方式的用于成形微型桁架薄片面板组件的粘结夹具的俯视透视图；
图21为图20中粘结夹具的正视图；
图22为图20中粘结夹具的侧视透视图；
图23为图20中粘结夹具的第一部分的俯视透视图；
图24为图20中粘结夹具的第二部分的俯视透视图；
图25为图20中粘结夹具在打开位置的俯视透视图；
图26为图20中粘结夹具的俯视透视图，示出了微型桁架薄片面板组件在粘结夹具的第一部分上；
图27为图20中粘结夹具的俯视透视图，示出了微型桁架薄片面板组件在粘结夹具中被成形。
具体实施方式
在以下的详细描述中，通过图解的方式，示出并描述了本发明的一些示例性实施方式。如本领域技术人员将认识到的，所描述的示例性实施方式可以以不同的方式进行修改而不背离本发明的精神和范围。因此，附图和说明书的性质被认为是说明性的，而不是限制性的。
如在前述发明内容和以下详细描述以及本申请的权利要求中使用的，术语“微型桁架”，是指形成刚性或坚固刚性框架的元件的组件。
参照附图1，典型的弯曲桁架结构10包括上弦板12、下弦板14和斜置元件16，或束带。斜置元件16在上弦板和下弦板12、14各个位置之间延伸并连接二者，以为桁架结构10提供强度和刚性。
参照附图2，太阳能集中器组件(“SCA”)20包括一排抛物线式、圆柱形弯曲的或其它弯曲的槽22以收集辐射的太阳能。槽22具有反射表面，用于反射和聚焦在热收集管25上的辐射能。每个槽22都由相应的槽支架30支撑，槽支架30可以由管子、杆、挤压件和/或其它适当的结构元件建造，用于支撑和保持每个槽22及其上的反射表面的关键形状。每个槽支架30可以包括两个扭矩板35，每一面上有一个，以连接并且支撑在支撑塔40上的槽支架30。扭矩板35可以例如在轴承45处连接到支撑塔40。
参照附图3-6，根据本发明的实施方式，微型桁架薄片面板组件100包括薄片110和在各个位置相互连接的衬底120。微型桁架薄片面板组件100的构造为薄片110提供刚性，并且也保持薄片110使其处于具有期望曲率的形状。例如，以上所描述和在图2中示出的，SCA20的槽22的反射表面，可以体现为微型桁架薄片面板组件100。如此，槽22的反射表面将被构造为保持用于聚焦太阳能辐射的选定曲率。
根据一个实施方式，薄片110(上弦板)是薄玻璃片。在一个实施方式中，薄片110是非刚性的，并具有大约一到二毫米(大约0.04到0.08英寸)的玻璃厚度。可选择地，薄片110可以包括任何其它适当厚度的玻璃。此外，薄片110的其它实施方式可以由任何薄尺寸(thin-gage)的、非玻璃反射材料形成(例如，见美国专利文件6,989,924Bl和2006/0181765A1，以及类似材料)，如合成的薄膜材料或材料的组合物，例如在平的金属片基底上的薄膜。在一个实施方式中，薄片110可以由基底上的薄膜材料形成，基底具有大约为0.5到1.5毫米(大约0.02到0.06英寸)的厚度，或者可选择地，任何其它适当的厚度。薄片110可以由可反射电磁辐射例如太阳能辐射的材料形成。进一步地，在其它可选择的实施方式中，薄片110可以由一种或多种非反射的、具有用于期望应用的适当厚度的材料形成。进一步地，如以下进一步描述的，薄片110(上弦板)的厚度可以根据衬底120的衬底片(下弦板)的厚度选择。
根据一个或多个实施方式，薄片110可以包括次级结构元件例如薄层的玻璃纤维，或类似施加的可选择适当材料，其可以在张力负荷可能变得过大的地方为薄玻璃减轻负载。例如，第一结构纤维112可以在微型桁架薄片面板组件100被成形为具有选定曲率之前，被粘结到薄片110的底部表面，或以其它方式连接到薄片110的底部表面。第一结构纤维112连接到薄片110，其具有基本上平行于衬底120的竖板的平面的方向(见图3)。同样地，第二结构纤维114可以在微型桁架薄片面板组件100被成形为具有选定曲率之前，被粘结到薄片110的底部表面，或以其它方式连接到薄片110的底部表面。第二结构纤维114在与第一结构纤维112斜交的方向上连接到薄片110(见图3)。第二结构纤维114可以代替第一结构纤维112或附加地应用到薄片110上。
第一和第二结构纤维112、114，或类似的可选择的结构元件，给薄玻璃提供强度。另外，第一和第二结构纤维112、114可以在微型桁架薄片面板组件100被成形为具有选定曲率之前，被粘结到薄片110上，或以其它方式应用到薄片110上。同样地，当微型桁架薄片面板组件100被成形为具有选定曲率时，第一和第二结构纤维112、114将处于绷紧状态，并且薄玻璃将因此处于压缩状态，并在使用成形的微型桁架薄片面板组件100的过程中保持压缩。这是有益的，因为玻璃处于压缩状态时具有最佳的强度。
进一步参照图3至图6，并且也参照图7至图12，衬底120包括衬底片122(下弦板)。根据一个实施方式，衬底片122由厚度大约0.5至1.5毫米(大约0.02至0.06英寸)的铝金属片形成。可选地，可以使用任何其它适当的材料形成衬底片122，包括任何具有任何适当厚度的其它适当金属片或其它材料。进一步地，可以选择衬底片122的厚度与薄片110的厚度和结构特性相协调，例如，以便薄片110(上弦板)和衬底片122(下弦板)的强度基本上平衡。
衬底120进一步包括多个竖板124(斜置元件)。根据一个实施方式，竖板124被设置成多排，并且可以以网格或阵列图案均一地间隔开。根据一个实施方式，每个竖板124都从衬底片122上整体形成并具有大致三角形的构造。竖板124可以在竖板124的三角形的两面上通过剪切、冲压、切削、水喷或任何用于将竖板124从衬底片122上分离的适当设备和方法形成。进一步地，在示出的实施方式中，竖板124在三角形的第三条边(即折弯线)处被折叠远离衬底片122，以便竖板24具有从近端(整体连接的折弯线)到远端的高度。根据一个实施方式，竖板124具有离衬底片122基本一致的高度，该高度可以取决于薄片110的厚度和衬底片120的厚度而选择。竖板124可以利用顺序冲模或任何其它适当设备或装置而折叠，或折弯，或可选地，可以用手折叠。当竖板124被折叠并远离衬底片122延伸时，相应的大致呈三角形的开口125保留在衬底片122内。
在一个实施方式中，竖板124的排在基本平行的平面内。就是说，每个竖板124的折叠线被间隔开并基本上相互平行，并且竖板124在基本上相互平行的平面内。进一步地，竖板124在基本上垂直于衬底片122的平面内。在微型桁架薄片面板组件100的一个装配实施方式中，竖板124的平面基本垂直于这样的轴，曲率围绕该轴在微型桁架薄片面板组件100内形成(见图4)。如此，竖板124将在会防止或减少对选定曲率的任何破坏(例如由于反射镜偏转和/或热膨胀和收缩)的方向上，为微型桁架薄片面板组件100提供硬度和刚性，例如在安装到太阳能设备上之后。
进一步地，根据一个实施方式，每个竖板124都具有在每个竖板124的远端从三角形上突出的粘合垫130(“连接突部”)。粘合垫130提供了表面区域的间隔分离区，用于将竖板124连接到薄片110。每个粘合垫130都可以在竖板124的远端处通过弯曲每个竖板124的一部分形成，例如以大约90度的角度弯曲远端。同样地，粘合垫130基本上垂直于竖板124的其余部分并基本上平行于衬底片120。
进一步地，如图11详细示出的，在一个实施方式中，每个粘合垫130都具有小孔132，以允许粘合剂或其它粘结剂通过孔132，到达与在其上使用粘合剂的面相对的粘合垫130一面上，并因此形成机械连接于粘合垫130的两面(参见，例如，图6)。
参照图13和图14，根据本发明的微型桁架薄片面板组件的另一实施方式包括衬底140。衬底140包括第一衬底片141和第二衬底片142，每个都与上述衬底120的衬底片122基本相似。第一和第二衬底片141、142这样叠加：第一衬底片141的下表面放置在第二衬底片142的上表面之上。
第一衬底片141包括成排形成的多个第一竖板143，第一竖板143延伸远离第一衬底片141并基本与其垂直，类似于上述衬底120的竖板124。第一竖板143可以从第一衬底片141整体形成，例如在折弯线处从第一衬底片141上切割并弯曲远离第一衬底片141，以在第一衬底片141上形成相应的多个第一开口144，类似于上述的衬底120。进一步地，在一个实施方式中，每个第一竖板143包括通过弯曲每个第一竖板143的远端形成的第一粘合垫145。
第二衬底片142，类似于第一衬底片141，包括多个成排形成的多个第二竖板146，第二竖板146延伸远离第二衬底片142并基本上与其垂直。第二竖板146可以从第二衬底片142整体形成，例如在折弯线处从第二衬底片142上切割并弯曲远离第二衬底片142，以在第二衬底片142中形成相应的多个第二开口147。进一步地，在一个实施方式中，每个第二竖板146包括通过弯曲每个第二竖板146的远端形成的第二粘合垫148。每个第二粘合垫148，以及第一粘合垫145，可以包括孔149，类似于上述的衬底120的孔132，以允许粘合剂分散到每个第一和第二粘合垫145、148的背面。
如上所述和图13以及图14所示出的，第一衬底片141置于第二衬底片142之上。进一步地，每一个第二衬底片142的第二竖板146都延伸通过第一衬底片141的第一开口144之一。第一和第二衬底片141、142相对于彼此定位，以便第一竖板143的平面基本上垂直于第二竖板146的平面。也就是说，第一竖板143的排基本上延伸垂直于第二竖板146的排。第一和第二竖板143、146的这种构造为衬底140提供了两个方向上的硬度。在微型桁架薄片面板组件的一个实施方式中，第一竖板143和第二竖板146例如，都通过粘合剂在第一和第二粘合垫145，148处连接到薄片。
作为上述衬底120、140的选择，根据本发明的微型桁架薄片面板组件的实施方式可以包括具有适当构造并且具有期望的曲率的衬底，用于保持薄片110有刚性或坚固刚性的构造。例如，参照图15，根据一个可选的实施方式，衬底150包括具有多个竖板154的衬底片152。竖板154也具有三角形构造，但不同于衬底120的竖板124，不同之处在于竖板154具有作为三角形构造的角而终止的远端，而不具有突出部件，例如竖板124的粘合垫130。进一步地，虽然未在图15中示出，例如，竖板154可以交错，而不是设置成有规律间隔开的排和列。
参照图16，另一衬底160包括具有多个竖板164的衬底片162。如图16所示，竖板164也具有三角形构造。但是，交互排中竖板164的远端指向相反的方向。
参照图17，衬底170包括具有多个竖板174的衬底片172。竖板174也具有三角形构造，但在交互排中，三角形竖板174以基本上互相成直角排列。也就是说，第一组竖板174排的折叠线基本垂直于第二组竖板174排的折叠线。另外，第一组竖板174将在第一组平面内从衬底片172延伸，而第二组竖板174将在第二组平面内从衬底片172延伸，第二组平面基本垂直于第一组平面。如此，衬底170的竖板174将在两个方向上为微型桁架薄片面板组件提供刚性。
进一步地，参照图18，根据另一实施方式，衬底180包括衬底片182，其具有多个延伸远离所述衬底片的竖板184。竖板184不同于前面描述的实施方式，不同之处在于竖板184具有矩形构造。
参照图15至图18，如上所述，所示竖板的实线表示剪切或分离线，而虚线代表折叠线，其中竖板154、164、174、184在该折叠线处折叠或弯曲远离衬底片152、162、172、182。进一步地，微型桁架薄片面板组件的衬底可以包括任何适当的竖板的排列(例如放射状或圆形的)、形状、尺寸和/或方向的组合，例如如上所述，衬底120、150、160、170、180的竖板构造的组合。例如，竖板的排列和/或方向可以被选择以适应或抵抗热膨胀和/或收缩。另外，在另一个可选择实施方式中，根据本发明的微型桁架薄片面板组件可以包括相互之间具有不同高度的竖板。例如在该实施方式中，薄片可以被支撑以具有期望的曲率，并且延伸出不同高度竖板的衬底片可以具有基本平坦的曲率。
参照图19，在另一个实施方式中，衬底190可以包括竖板元件194，其是通过对在两块具有突起(例如，类似于对开式铁心(waffle iron)的突起)的加工板(tooling plate)之间的衬底片192加压以形成相应的突起而形成的，所述突起是衬底片192中的竖板元件194。如此，竖板元件194可以被构造为在两个方向上为衬底190(并且也为微型桁架薄片面板组件)提供硬度。
可选地，根据衬底的另一个实施方式，竖板元件可以包括从衬底片分离并弯曲远离该衬底片的三角形或其它形状，如以上关于衬底120的描述，但是竖板元件改为成组的，并且远端朝向彼此弯曲，如通过弯曲三个或四个三角形竖板以形成金字塔状构造。薄片可以连接到形成金字塔顶部的竖板元件的远端。
根据本发明的微型桁架薄片面板组件的另外其它实施方式可以包括由相互之间不成一体但通过紧固件、粘合剂或任何其它适当装置结合的各个元件构成的衬底。也就是说，不同于上述的衬底120、150、160、170、180、190——其中竖板是从衬底片的部分上形成，其它实施方式可以包括这样的竖板元件——它们与衬底片分离，直到它们例如通过粘合剂或紧固件被连接到衬底片上。例如，衬底的一个实施方式可以包括带槽的玻璃纤维面板形成的竖板(微型桁架的斜置元件)和分开的平面面板形成的衬底片(微型桁架的下弦板)。
为了装配微型桁架薄片面板组件100，薄片110和衬底120通过粘结、熔化、粘合剂、紧固件或其它适当的装置或它们的组合互相连接，在一个实施方式中，利用粘合剂135将薄片110和衬底120互相粘合在一起。粘合剂135可以是环氧粘合剂，或可选地，可以是任何其它适当的粘合剂材料。参照附图6，在一个实施方式中，将粘合剂135施加到衬底120的粘合垫130上。粘合垫130的孔132允许粘合剂135扩散到粘合垫130的每一面，因此提供了薄片110和衬底120互相之间的较强粘合。
进一步地，可以利用电脑数控机床(computer numerically controlledmachine)(CNC)在衬底120的选定区域(例如，粘合垫130)内施加粘合剂135。例如，通过利用CNC机床在衬底120上施加粘合剂，可以更快地施加粘合剂135，并且定位更准确。
粘合剂135可以被固化或以其他方式使其处于粘合状态，或者更快速地固化，通过将微型桁架薄片面板组件100放到烤箱或其它温控设备内任何适当的时间阶段，直到薄片110和衬底120充分地(例如，永久地)互相粘合在一起。
为了将根据本发明的微型桁架薄片面板组件的实施方式成形为具有选定的曲率，例如抛物线式圆柱形或其一部分，可以利用任何适当的粘结夹具、设备、装置或方法。参照图20至图24，根据一个实施方式，用于将微型桁架薄片面板组件成形为具有选定曲率的粘结夹具200包括第一部分202(例如，下半部)(见图23)和第二部分204(例如，上半部)(见图24)。第一部分202具有第一仿形曲面(contoured surface)206(例如，顶面)，而第二部分204具有与第一仿形曲面206基本相同，但朝向相反的第二仿形曲面208(例如，底面)。也就是说，第一和第二仿形曲面206、208具有基本相似的曲率半径，但一个(例如，第一仿形曲面206)是凹的，而另一个(例如，第二仿形曲面208)是凸的，以致第一和第二仿形曲面206、208始终彼此基本等距地间隔开。进一步地，如图27所示，粘结夹具200包括紧固件，或夹具、夹钳或任何其它适当的设备或装置，以夹持或使第一和第二部分202、204向彼此收紧，微型桁架薄片面板组件(例如，微型桁架薄片面板组件100)被夹在二者之间。在一个实施方式中，粘结夹具200包括用于夹持第一和第二部分202、204使其紧靠微型桁架薄片面板组件的螺栓210、垫圈211和蝶形螺母212。
在一个实施方式中，粘结夹具200的第一部分202，包括具有第一仿形曲面206(例如，第一面板216的上表面)的第一面板216。类似地，粘结夹具200的第二部分204，包括具有第二仿形曲面208(例如，第二面板218的下表面)的第二面板218。同样，进一步参照图22，第一和第二部分202、204可以包括肋板214，用于支撑第一和第二面板216和218，并产生第一和第二仿形曲面206、208的期望曲率。
可以利用粘结夹具200促进薄片110和衬底120到彼此的连接，以及促进成形微型桁架薄片面板组件100具有选定曲率。如上所述，粘结夹具200的第一和第二部分202、204各自的第一和第二曲面206、208，符合微型桁架薄片面板组件100所需要展现出的几何形状和曲率。通过从螺栓210上松开蝶形螺母212，或通过打开任何可选的夹持或紧固装置，可以分开粘结夹具200的第一和第二部分202、204(见图25)。衬底120被放置在粘结夹具200的第一部分202上。粘合剂135，或任何其它适当的粘结剂，被施加到竖板124的粘合垫130上。薄片110位于衬底120的竖板124之上。在这个阶段，微型桁架薄片面板组件100仍然没有被成形为具有选定曲率(见图26)。可选地，可以在将衬底120放置到粘结夹具200的第一部分202上之前，将粘合剂135施加到粘合垫130和位于衬底120的竖板124之上的薄板110上。
为了将微型桁架薄片面板组件100成形为具有选定曲率，利用粘结夹具200(即第一和第二仿形曲面206、208的曲率)，通过拧紧粘结夹具200的蝶形螺母212(或通过夹紧任何可选的夹持或紧固装置)，粘结夹具的第二部分204被拉向第一部分202，并被拉紧靠近微型桁架薄片面板组件100(见图27)。在粘结完成且粘合剂135固化后，微型桁架薄片面板组件100保持了粘结夹具200的第一和第二部分202、204各自的第一和第二曲面206、208的曲率和轮廓。
虽然附图和随附的说明阐明了应用于太阳能集热器槽的微型桁架薄片面板组件的实施方式，但显然的是，本发明的微型桁架薄片面板组件的新的方面也可以通过利用本发明的微型桁架薄片面板组件的实施方式中的可选结构、尺寸、形状和/或材料来实现。例如，在根据本发明的微型桁架薄片面板组件的一些实施方式中，在以上关于微型桁架薄片面板组件100的描述中被描述为薄板110的薄面板，可以不是反射性的，而是可以为了装饰、强度或其它目的由可选的材料形成。例如，微型桁架薄片面板组件的实施方式可以被应用到任何市场部分，例如但不限于，太阳能发电、科学、建筑结构或装饰以及工业。
参照本发明的不同实施方式提供了前面的描述。本发明所属技术领域内的技术人员将会认识到可以实践对所描述的操作的结构和方法的改造和改变，而不有意背离本发明的原则、精神和范围。

Claims (31)

1.被构造为桁架并具有非刚性薄片构件的坚固刚性的薄片面板组件，所述薄片面板组件包括：所述薄片构件，其具有选定的设计区域和形状并且是所述桁架的第一弦板，所述薄片构件包括第一层和连接到所述第一层并且限定所述薄片构件的背面的第二层，所述薄片构件具有使得所述第一层在压缩状态下和所述第二层在绷紧状态下的曲率；衬底，其具有与所述薄片构件基本相似的设计形状和区域并且是所述桁架的第二弦板；和多个竖板元件，其具有选定的高度和构造，每个都从所述衬底向远端延伸，限定在所述竖板元件顶点侧向布置的连接突部，每个连接突部连接到所述薄片构件的背面以保持所述薄片构件的所述曲率，所述竖板元件是所述桁架的斜置元件并以阵列构造和布置，其使得所述组件在所述薄片构件内的选定方向上具有坚固的刚性，其中所述衬底由衬底片限定，并且所述竖板元件由所述衬底片的部分限定，所述衬底片的部分弯曲远离所述衬底片并且整体连接到所述衬底片上。
2.根据权利要求1所述的薄片面板组件，其中所述竖板元件离所述衬底的高度基本相同，以便所述薄片构件和所述衬底具有基本上同心的曲率。
3.根据权利要求2所述的薄片面板组件，其中所述薄片构件的正表面具有凹的曲率。
4.根据权利要求3所述的薄片面板组件，其中所述凹的曲率是抛物柱面的凹的曲率。
5.根据权利要求1所述的薄片面板组件，其中所述选定方向是与所述薄片构件区域中心基本上同心的圆形方向。
6.根据权利要求1所述的薄片面板组件，其中所述选定方向是所述薄片构件内的两个正交方向中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的薄片面板组件，其中所述薄片构件的所述第一层包括玻璃层。
8.根据权利要求7所述的薄片面板组件，其中所述薄片构件的所述第二层包括为所述薄片构件提供强度的结构纤维。
9.根据权利要求8所述的薄片面板组件，其中所述结构纤维处于绷紧状态并且所述玻璃处于压缩状态。
10.根据权利要求1所述的薄片面板组件，其中所述衬底由第一衬底片和第二衬底片限定，并且所述竖板元件由第一衬底片的部分和所述第二衬底片的部分限定，所述第一衬底片的部分弯曲远离并整体连接到所述第一衬底片，所述第二衬底片的部分弯曲远离并整体连接到所述第二衬底片，限定所述竖板元件的所述第一和第二衬底片的所述部分具有大致三角形构造，所述第一和第二衬底片的整体连接在所述三角形构造的底部，到所述第一衬底片的所述整体连接基本上沿着第一平行直线间隔开，到所述第二衬底片的所述整体连接基本上沿着第二平行直线间隔开，所述第一衬底片的所述竖板元件基本上在第一平行平面内，所述第二衬底片的所述竖板元件基本上在第二平行平面内，所述第一平行直线基本上垂直于所述第二平行直线，并且所述第一平行平面基本上垂直于所述第二平行平面。
11.根据权利要求1所述的薄片面板组件，其中所述竖板元件的所述远端与所述薄片构件的所述背面的所述连接是粘结连接。
12.根据权利要求1所述的薄片面板组件，其中所述薄片构件的所述第二层包括主要由选定的合成树脂材料组成的基底层。
13.根据权利要求1所述的薄片面板组件，其中所述竖板元件包括靠近所述远端的孔。
14.根据权利要求1所述的薄片面板组件，其中所述组件限定较大抛物线式弯曲的圆柱形薄面板的一部分。
15.根据权利要求14所述的薄片面板组件，其中所述衬底的曲率不同于所述薄片构件的曲率。
16.根据权利要求15所述的薄片面板组件，其中所述衬底的曲率基本上是平的。
17.根据权利要求1所述的薄片面板组件，其中所述薄片构件反射电磁辐射。
18.根据权利要求1所述的薄片面板组件，其中所述薄片构件反射太阳能辐射。
19.根据权利要求1所述的薄片面板组件，其中所述薄片面板组件具有基本敞开的结构，所述结构被构造以允许湿气从其中排出或蒸发，并阻止湿气在所述薄片面板组件内积聚。
20.根据权利要求1所述的薄片面板组件，其中所述薄片构件是冷成形的。
21.用于支撑薄面板以具有坚固刚性构造的支撑结构，所述支撑结构包括衬底片和多个竖板元件，所述竖板元件具有在从连接到所述衬底片的近端向远端的第一方向上延伸的高度，并具有沿着在基本平行的竖板平面内的排的长度，所述竖板元件的所述远端可连接到所述薄面板，以支撑所述薄面板，保持所述薄面板的曲率，并增加所述薄面板在基本平行于所述竖板平面的第二方向上的刚性，所述薄面板包括第一层和连接到所述第一层并且限定所述薄面板的背面的第二层，所述薄面板具有使得所述第一层在压缩状态下和所述第二层在绷紧状态下的曲率其中所述衬底片被构造成桁架的第一弦板，并且所述竖板元件被构造成所述桁架的斜置元件，所述薄面板是所述桁架的第二弦板，并且所述竖板元件离所述衬底的高度基本相同，以便所述薄面板和所述衬底具有基本上同心的曲率。
22.根据权利要求21所述的薄片面板组件，其中所述衬底由衬底片限定，并且所述竖板元件由所述衬底片的部分限定，所述衬底片的部分弯曲远离所述衬底片并且整体连接到所述衬底片上。
23.根据权利要求22所述的薄片面板组件，其中限定所述竖板元件的所述衬底片的所述部分具有大致三角形构造，并且到所述衬底片的所述整体连接是在所述三角形构造的底部。
24.根据权利要求23所述的薄片面板组件，其中所述竖板元件与所述衬底片的整体连接沿着基本平行的直线间隔开，并且所述竖板元件在基本平行的平面内。
25.根据权利要求24所述的薄片面板组件，其中所述平行平面在第一和第二组内，所述第一组内的所述平行平面基本上垂直于所述第二组内的所述平行平面。
26.根据权利要求22所述的薄片面板组件，其中所述竖板元件在它们的远端限定在所述竖板的顶点处侧向布置的连接突部。
27.根据权利要求22所述的薄片面板组件，其中所述衬底片包含铝。
28.一种槽式太阳能发电设备，其中所述由多个槽式框架的一个槽式框架支撑的多个弯曲反射表面中的每一个都具有选定曲率，并且具有选定曲率的所述弯曲反射表面被构造以将太阳光引导并集中到接收器上，其特征在于，坚固刚性的薄片面板组件被提供并且包括：具有第一层和第二层的非刚性薄片构件，所述第一层具有第一表面，所述第二层连接到所述第一层并且限定与所述第一表面相对的背面；衬底；以及多个具有选定高度和构造的竖板元件，每一个从所述衬底向连接到所述薄片构件的所述背面的远端延伸，所述竖板元件以阵列构造和设置，其使所述组件在所述薄片构件内的选定方向上具有坚固刚性，所述薄片构件的所述第一表面包括多个具有所述选定曲率的弯曲反射表面之一的至少一部分，使得所述第一层在压缩状态下和所述第二层在绷紧状态下，其中所述衬底将所述薄片构件保持在所述选定曲率。
29.一种形成具有薄片构件和衬底的薄片面板组件的方法，所述薄片构件包括第一层和连接到所述第一层并且限定所述薄片构件的背面的第二层，所述衬底包括多个从所述衬底向远端延伸的竖板，所述方法包括：
施加粘合剂到所述竖板的远端；
通过所述粘合剂将所述薄片构件的所述背面连接到所述竖板的远端；和
通过所述竖板元件离所述衬底的高度基本相同，以便所述薄片构件和所述衬底具有基本上同心的曲率，成形所述薄片面板组件为具有选定曲率，同时所述粘合剂从所述粘合剂未将所述薄片构件和所述衬底互相粘合的未固化状态固化到所述粘合剂将所述薄片构件和所述衬底互相粘合的固化状态以将所述薄片构件保持在所述选定曲率中，其中在所述选定曲率中所述薄片构件的所述第一层在压缩状态下和所述薄片构件的所述第二层在绑紧状态下。
30.根据权利要求29所述的方法，其中成形所述薄片面板组件包括：
将所述薄片面板组件放置在具有第一弯曲表面的粘结夹具的第一部分和具有第二弯曲表面的粘结夹具的第二部分之间，所述第一和第二弯曲表面彼此面对并基本上与所述选定曲率对应；和
使所述粘结夹具的所述第一和第二部分朝向彼此夹紧，以限制它们之间的所述薄片面板组件以具有所述选定曲率，同时所述粘合剂从所述未固化状态固化到所述固化状态。
31.根据权利要求29所述的方法，其中成形所述薄片面板组件包括冷成形所述薄片构件。
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