一种光热线性菲涅尔反射镜结构

摘要

本实用新型提供一种光热线性菲涅尔反射镜结构，包括氧化物保护层、金属反射层、成形玻璃层和强化保护层，成形玻璃层的内表面上依次设有金属反射层和氧化物保护层，所述的强化保护层设在成形玻璃层的外表面上。本实用新型中，成形玻璃层镀有金属反射层的一面为成形玻璃层的内表面，另一面为外表面。本实用新型对成形玻璃内外两面进行处理，解决了玻璃加工过程产生的光学畸变问题，提高光学效率却对原材料本身要求较低，降低了原材料的成本。

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能热利用领域，特别适用于太阳能线性菲涅尔光热利用技术所使用的二次反射镜，具体涉及一种光热线性菲涅尔反射镜结构。

背景技术

当前，在太阳能热利用系统中，常用到各种不同形式的反射镜。主要有抛物面反射镜、单曲面反射镜、曲面抛物面反射镜、曲面球面反射镜等，在中高温的线性菲涅尔系统中，二次反射镜作为聚光的核心部件，为提高其聚光比，目前的技术采用了抛物线和渐开线的复合曲面结构。

在太阳能热利用系统中，反射镜的反射率和曲面精度直接影响系统的热利用效率，目前主要采用超白玻璃通过热弯加工制作，主流的制作方式有制作难度相对较低的分体式二次反射镜，也有提高面型精度和降低安装难度的一体式二次反射镜。这两种方法对加工反射镜的玻璃基片都要求采用浮法生产的优质超白玻璃，生产加工过程对温度的控制要求较高，加工成形后的二次反射镜由于温度控制或人为偏差等因素影响，造成产品成品率低，还出现了在成品安装后自身开裂现象。

由于线性菲涅尔系统的二次反射镜组件在一次反射镜场的顶部接收一次反射镜的反射能量，在正常运行过程中，其周边的温度发生变化，对二次反射镜本身的应力释放提供了条件，同时温度的变化会造成一定的位移变化，对安装后的二次反射镜施加一定的外力，会出现二次反射镜在运行时破裂脱落的问题，由于线性菲涅尔系统二次反射镜在一次反射镜场的顶部一定高度上,二次反射镜的开裂脱落容易造成对其底部的一次反射镜和集热管组件的损伤，也可能对在下部进行清洗操作的工作人员造成伤害。

实用新型内容

为了克服现有二次反射镜在运行时破裂脱落的问题，本实用新型提供了一种光热线性菲涅尔反射镜结构，本实用新型中通过胶层粘接呈网状或丝状强化层，提高了镜面韧性，相比于现有技术降低了镜片跌落损坏设备及伤人的风险。本实用新型中内表面为反射面，消除了因玻璃折射造成的散射损失，有效反射率较现有技术提高2-3个百分点。

本实用新型采用的技术方案为：

一种光热线性菲涅尔反射镜结构，包括氧化物保护层、金属反射层、成形玻璃层和强化保护层，成形玻璃层的内表面上依次设有金属反射层和氧化物保护层，所述的强化保护层设在成形玻璃层的外表面上。

所述的氧化物保护层为透光率大于99.5%的保护膜，该保护膜的厚度为0.5-3um。

所述的金属反射层为复合膜层，复合膜层包括银层膜、铝层膜和铜层膜，其中银层膜镀在最外层。

所述的银层膜、铝层膜和铜层膜在镀膜时分层进行镀膜，各层膜厚度均不低于700mg/㎡。

所述的成形玻璃层的整体厚度为3mm-6mm。

所述的强化保护层包括胶层和强化层，所述的强化层呈网状或丝状。

所述的强化层为夹丝玻璃制成的钢丝网，其丝径0.3-0.5mm。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型中，成形玻璃层镀有金属反射层的一面为成形玻璃层的内表面，另一面为外表面。本实用新型对成形玻璃内外两面进行处理，解决了玻璃加工过程产生的光学畸变问题，提高光学效率却对原材料本身要求较低，降低了原材料的成本。

本实用新型中，在成形玻璃层的内表面镀了金属反射层和氧化物保护层，内表面为反射面，消除了因玻璃折射造成的散射损失，有效反射率较现有技术提高2-3个百分点。氧化物保护层对金属反射层形成良好的密封隔离，确保反射能力的持久保持。

本实用新型中，光热线性菲涅尔反射镜结构在成形玻璃层外表面设置了强化保护层，将强化保护层与成形玻璃层粘接形成一体，保证强化保护层不会脱落。这样的提高镜面韧性，较现有技术降低了镜片跌落损坏设备及伤人的风险。

本实用新型提供的光热线性菲涅尔反射镜结构整体制作，最终呈一个整体，降低了安装难度，光热线性菲涅尔反射镜结构的成品件出厂直接进行整体性检测，现场安装按照要求对接铺设即可，免去依靠测量装置现场检测工序，提高了施工效率。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型提供的光热线性菲涅尔反射镜制结构的横截面部分剖视图。

图2是本实用新型立体结构示意图。

图中，附图标记为：1、氧化物保护层；2、金属反射层；3、成形玻璃层；4、强化保护层；

4-1、胶层；4-2、强化层。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有二次反射镜在运行时破裂脱落的问题，本实用新型提供了如图1-2所示的一种光热线性菲涅尔反射镜结构，本实用新型中通过胶层粘接呈网状或丝状强化层，提高了镜面韧性，相比于现有技术降低了镜片跌落损坏设备及伤人的风险。本实用新型中内表面为反射面，消除了因玻璃折射造成的散射损失，有效反射率较现有技术提高2-3个百分点。

一种光热线性菲涅尔反射镜结构，包括氧化物保护层1、金属反射层2、成形玻璃层3和强化保护层4，成形玻璃层3的内表面上依次设有金属反射层2和氧化物保护层1，所述的强化保护层4设在成形玻璃层3的外表面上。

本实用新型中，成形玻璃层3在加工之前为平板玻璃，要求其表面平整光滑，优选为优质浮法玻璃，对其光学透过性不做要求，其整体厚度为3mm到6mm，确保一定的强度和韧性。然后通过重力热弯法或机械压制法将平板玻璃压制成型，成为成形玻璃层3，其压制成如图2所示的异形成形玻璃层3。然后在成形玻璃层3的内表面反射膜、镀氧化物层保护膜，形成金属反射层2和氧化物保护层1；再在成形玻璃层3的外表面喷胶、粘接丝网、烘干将强化保护层4与成形玻璃层3形成一体，不会脱落，如图1所示。这样的光热线性菲涅尔反射镜结构在成形玻璃层3外表面设置了强化保护层4，提高镜面韧性，较现有技术降低了镜片跌落损坏设备及伤人的风险。

本实用新型中，成形玻璃层3镀有金属反射层2的面为成形玻璃层3的内表面，成形玻璃层3内表面为反射面，消除了因玻璃折射造成的散射损失，有效反射率较现有技术提高2-3个百分点。

本实用新型对成形玻璃层3内外两面进行处理，解决了玻璃加工过程产生的光学畸变问题，提高光学效率却对原材料本身要求较低，降低了原材料的成本。

本实用新型提供的光热线性菲涅尔反射镜结构为一个整体结构，降低了安装难度，成品件出厂可进行整体性检测，现场安装按照要求对接铺设即可，免去依靠测量装置现场检测工序，提高了施工效率。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述的氧化物保护层1为透光率大于99.5%的保护膜，该保护膜的厚度为0.5-3um。

本实用新型中，氧化物保护层1是在金属反射层2表面加镀的一层透光性良好（透光率大于99.5%）的保护膜，用于避免金属反射层2在使用环境中氧化，由于此种薄膜厚度较薄，只有0.5-3um，光线在其中的损失很小，提高了镜面的反射率；同时因为其厚度较薄，其抗风沙的磨蚀能力相对较低，因此把这种方式作为异形的线性菲涅尔二次反射镜内表面膜层，由其自身的防护能力即可确保其较高的镜面光学效率和使用寿命。

优选的，所述的金属反射层2为复合膜层，复合膜层包括银层膜、铝层膜和铜层膜，其中银层膜镀在最外层。

优选的，所述的银层膜、铝层膜和铜层膜在镀膜时分层进行镀膜，各层膜厚度均不低于700mg/㎡。

优选的，所述的镀膜方式采用蒸镀或真空磁控溅射镀膜。

本实用新型中，金属反射层2，由铝、银、铜等薄膜组成复合膜层。多种材质组成的复合膜层进行分层镀膜，保证银层在最外层即可，各膜层厚度均不低于700mg/㎡。对可见光区及红外光区均有较好的光学反射性能（镀银反射镜可提供出色的反射率,即使在远红外光谱中也可达到95-99%,而从450nm到超过12μm的反射率可达到95%以上。

优选的，成形玻璃层3的整体厚度为3mm-6mm。

本实用新型中，成形玻璃层3的厚度很具需求优选为3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm。

优选的，所述的强化保护层4包括胶层4-1和强化层4-2，所述的强化层4-2呈网状或丝状。

优选的，所述的强化层4-2为夹丝玻璃制成的钢丝网，其丝径0.3-0.5mm。

本实用新型中，成形玻璃层3内、外表面，是在加工成形的玻璃的平面的两侧，镀反射膜一侧为内表面，另外一侧即为外表面，本实用新型要求在成形后的成形玻璃层3的外表面喷涂耐高温涂料或高强度胶，将强化层4-2粘附在成形玻璃层3的外表面上，用以解决在现有技术在使用过程中出现的镜片开裂脱落造成的次生危害。强化层4-2优选为金属丝网。

本实用新型中，耐高温涂料和高强度胶均为现有成熟技术，可直接在市场上购买使用。高强度胶一般涂层厚度为 2-3mm 为佳，这样保证粘接效果，同时不会造成浪费。耐高温涂料指能长期承受380摄氏度以上温度， 并能保持一定物理化学性能，使被保护对象在高温环境中能正常发挥作用的特种功能性涂料。本实用新型中将不再进行进一步的说明。

本实用新型提供的该二次反射镜的面型是由特定的工装/模具制作成形，如图2所示，

本实用新型提供的光热线性菲涅尔反射镜结构的制作方法主要包括：

第一、制备成形玻璃层3，通过对平面玻璃加热、重力热弯成形/机械压制成形得到成形玻璃层3，

第二、然后对成形玻璃层3进行内表面镀反射膜、镀氧化物层保护膜、对成形玻璃层3外表面进行喷胶、粘接丝网、烘干等工艺过程。

本实用新型中，成形玻璃层3优选平面玻璃选择（不要求超白玻璃）。成形玻璃层3在加工之前为平板玻璃，要求其表面平整光滑，优选为优质浮法玻璃，对其光学透过性不做要求，其整体厚度为3mm到6mm，优选为4mm，确保一定的强度和韧性。

本实用新型中，成形玻璃层3的面型成形方法采用重力热弯法或机械压制法均可达到，此处要求成形反射镜内表面和工装/模具的贴合度较高，与镜面接触的工装/模具表面光滑，确保镜面麻点数量最低在大批量的生产要求中，优选采用机械压制法生产。麻点影响增加漫反射，影响聚光效果。成形玻璃层3的形状如图2所示，成形玻璃层3压制成异形结构，本实用新型中，成形玻璃层3为拱门状，拱门的顶端处下凹，成形玻璃层3的横截面为m状。成形玻璃层3也可以其他异形结构，本实用新型中将不再进行一一说明了。

本实用新型中，对成形玻璃层3进行内表面镀反射膜，其中反射膜为金属反射层2，金属反射层2是利用在太阳辐射能量较高的波段具有较高反射率的金属材质形成反射膜层（优选为银层作为最外层反射层），可以是复合膜层（由前述铜层+铝层+银层组成），利用其在不同太阳光波段的反射优势进行互补，来提高整体反射率，例如利用铝在紫外区的高反射率，补充银在可见光区和红外区的高反射率。需要注意的是，与通常光学反射镜要求不同之处在于，本实施例要求对太阳光能量较高的光学区均有较高的反射效果。

本实用新型中，镀氧化物层保护膜是将氧化物保护层1利用真空镀膜设备，在金属反射层2完成镀层后，进一步通过一种有效的膜层沉积方法，将氧化物薄膜或氢化物薄膜通过真空磁控溅射或真空蒸镀技术均匀沉积在金属反射层2的表面，成膜厚度在500nm到3000nm，氧化物层薄膜在材质上的性质要与成形玻璃层3具有相近的特性，进一步使得在成形玻璃层3的边缘具有较好的结合能力，对金属反射层2形成良好的密封隔离，确保反射能力的持久保持。

在反射镜成形后，在成形玻璃层外表面附加强化保护层4，本实施例中的该保护层有一定的粘接性能和完整性，在使用过程中，遇到较大的外部干扰后，不一定能确保本实施例的面型一致性，但可确保其整体的完整性，确保了处于高处的本实施例不会发生轻易掉落问题。

本实施例中，强化保护层4包括强化层4-2和胶层4-1，网状或丝状的强化层4-2（优选为夹丝玻璃所用钢丝网，丝径0.3-0.5mm），利用胶层4-1的粘接力附着在成形玻璃层3的外表面，然后经过烘干使其固化，与成形玻璃层3融为一体。胶层4-1具有耐温性，强化层4-2具有韧性，这样保证强化保护层4不会相对于成形玻璃层3脱落。

光热线性菲涅尔反射镜结构的制作方法中的烘干是将喷涂耐高温粘接涂料后的光热线性菲涅尔反射镜结构成品件在需要温度下进行加热烘干，以确保其粘接强度。

本实用新型涉及太阳能光热利用领域，提出一种光热线性菲涅尔的二次反射镜制作方法，在传统制镜的基础上，调整了生产工艺及方法，解决了在太阳能光热利用领域目前所面临的困难。相对现有技术，本实用新型降低了线性菲涅尔二次反射镜组件的安装难度、提高了镜面反射率、降低了镜生产及安装成本、保证了运行过程的安全性。

以上举例仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。本实用新型中未详细描述的装置结构及其方法步骤均为现有技术，本实用新型中将不再进行进一步的说明。