專利名稱：用于拋物槽的柔性自支撐反射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于拋物槽(parabolic trough)的柔性自支撐反射器、拋物槽本 身、反射器的制造方法、拋物槽的制造方法以及反射器的用途。
背景技術(shù)：
用于回收熱和電力的收集器中的會(huì)聚太陽輻射用的拋物面鏡裝有曲面鏡，以使陽 光聚集在焦點(diǎn)上。這種曲面鏡通常由玻璃、鋁或塑料片材制造。聚集陽光用的最常見的材料是背面涂有鏡面的浮法玻璃。在大多數(shù)大規(guī)模安裝應(yīng) 用中(阿爾梅里亞、加利福尼亞、…)，將所謂的厚平板玻璃用于太陽能塔裝置的定日鏡，并 用于槽式收集器的拋物面形狀。在其他情況下，使用例如由鋼板制成的支撐物上的薄平板玻璃。關(guān)于涂有鏡面的 鋁板或其他在正面上涂有鏡面的材料的技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)進(jìn)行了專門的考察。另外還使用薄的 塑料反射膜。為了應(yīng)用太陽輻射以供給能量，需要高的反射率。為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行性，必須使用 高質(zhì)量的反射鏡。以基于太陽光譜的反射率數(shù)值為90%或更大的玻璃鏡設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)。在這種聚焦式收集器的操作過程中，要求通過洗滌來保持反射器表面不變臟。到目前為止，玻璃是被證實(shí)為在太陽能收集器應(yīng)用的氣候條件下永久地耐受降解 的唯一材料。但是，玻璃的明顯缺點(diǎn)是在安裝、清潔和維護(hù)的過程中以及在例如風(fēng)暴和冰雹的 環(huán)境沖擊下有破裂的風(fēng)險(xiǎn)。除導(dǎo)致的材料損害外，破碎的玻璃塊對(duì)人也構(gòu)成威脅。此外，掉 落的碎片導(dǎo)致鄰近玻璃鏡或昂貴的接收管的二次損害。當(dāng)更換破碎的玻璃時(shí)，用于必要工 作的成本升高。制造由浮法玻璃制成的彎曲鏡面要求在大約600°C溫度時(shí)的復(fù)雜工藝，然后是反 射鏡涂膜(mirror-coating)和背面的密封。通常使用大小為諸如1.60mX 1.70m的玻璃拋物面鏡用于拋物槽。由于現(xiàn)有的平 板玻璃制造方法，玻璃元件的最大大小為6mX 3. 20m。這些傳統(tǒng)的鏡在運(yùn)輸至安裝地點(diǎn)之前 必須已經(jīng)彎曲，因此不能以緊湊的方式傳送。這些大的彎曲鏡的運(yùn)輸是一個(gè)相當(dāng)大的問題。此外，這些鏡當(dāng)中的一些在正面上涂有鏡面，S卩，鏡面層位于面向陽光的一面。由 于該鏡面層是由此曝露于天氣的金屬層，因此光學(xué)質(zhì)量迅速下降，這已被證實(shí)特別地不利。DE 10 2004 054 755A1描述了一種用于聚焦入射光的裝置，其中可以設(shè)置有丙烯 酸玻璃罩。因此，在之前已知的包括面向光源的金屬層的拋物槽中設(shè)置有額外的保護(hù)外套。DE 197 05 046A1描述了一種用于使用太陽能的裝置，其包括光轉(zhuǎn)移元件和光分 布器，其中光分布器可以由透明聚合物固體組成。DE 27 08 499A1描述了一種由圓柱形拋物面鏡組成的太陽能收集器，其中鏡表面 面向光側(cè)，并且設(shè)置在聚合物基質(zhì)上。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種易于制造、易于運(yùn)輸?shù)臒o需額外的措施便耐環(huán)境 沖擊的反射器。在第一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的目的通過一種具有如下特征的用于拋物槽的自支 撐反射器來實(shí)現(xiàn)(a)反射率為至少90% ；(b)包括至少一層面向光源的透明塑料材料；和(c)包括至少一層與根據(jù)(b)的層相鄰的金屬層。 與之前采用的玻璃或金屬相比，根據(jù)本發(fā)明的反射器具有顯著降低的重量。此外， 與玻璃相比，根據(jù)本發(fā)明的反射器具有顯著更高的耐沖擊力。在形狀和加工型方面，其具有 充分地更加柔性的構(gòu)造。此外，根據(jù)本發(fā)明的反射器可以以擠出法優(yōu)異地制造。如果必要 的話，熱成型可以在顯著低于玻璃的溫度下進(jìn)行。此外，根據(jù)本發(fā)明的反射器不會(huì)因尖銳的 碎片對(duì)人造成任何危險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明的反射器優(yōu)選是柔性的。因此，例如，將反射器在仍然扁平的情況下運(yùn) 輸并在目的地將其以拋物線形狀安裝將會(huì)特別地簡(jiǎn)單。反射器的最小彎曲半徑優(yōu)選在0. 2 8m的范圍內(nèi)。與之前已知的反射器相比，其 優(yōu)勢(shì)在于根據(jù)本發(fā)明的反射器可以很容易地以諸如卷的形式運(yùn)輸。另外，例如，反射器也可以是剛性的。這可以在制造中通過熱成型來實(shí)現(xiàn)。其優(yōu)勢(shì) 在于反射器不需要特別在目的地被制成所需的形狀。例如，光源是太陽或者使陽光偏轉(zhuǎn)到反射器上的裝置。優(yōu)選自支撐反射器僅在一個(gè)維度上彎曲。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的反射器，其優(yōu)勢(shì)在于 它可以以非常緊湊的狀態(tài)例如扁平或卷起的狀態(tài)運(yùn)送，隨后僅僅必須彎曲成諸如拋物線形 狀。優(yōu)選其基礎(chǔ)重量在1 20kg/m2的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為2 10kg/m2。因此，根據(jù)本 發(fā)明的反射器大大輕于之前已知的用于拋物槽的反射器，因此不僅可以更加容易地運(yùn)輸， 而且還能更加容易地安裝。優(yōu)選透明塑料材料選自聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、苯乙烯_丙烯腈聚合物 和/或聚苯乙烯。這些聚合物由于其優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)，特別適合于面向光源的層。優(yōu)選金屬層的金屬選自鋁、銀和金。由于銀能特別有效地反射太陽光譜，故而特別 優(yōu)選。特別優(yōu)選至少一層透明塑料材料的層厚在0. 1 8mm的范圍內(nèi)，特別是0. 5 4mm。更優(yōu)選該層是面向光源的層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的層厚特別適合于保持金屬層不受環(huán)境 沖擊，另一方面，其充分薄而達(dá)到高的反射率。 此外，根據(jù)本發(fā)明的反射器可以優(yōu)選地設(shè)置有通常的防刮涂層。面向光源的透明塑料材料層可以額外地設(shè)置有UV保護(hù)。后者可以并入層本身，或 者在外部應(yīng)用于層。塑料層的表面優(yōu)選在面向遠(yuǎn)離光的一側(cè)上非常光滑。對(duì)于鏡來說，表面光滑度通 常通過入射激光束的發(fā)散性來量化。因此，根據(jù)本發(fā)明的反射器引起波長(zhǎng)532nm(綠色)的入射激光束的發(fā)散性為至多2mrad。因此，優(yōu)選塑料層的表面在面向光的一側(cè)上也是非常地光滑。優(yōu)選在其背面可以設(shè)置有與金屬層相鄰的其他塑料層。優(yōu)選該層的厚度在1 15mm的范圍內(nèi)。優(yōu)選金屬層的厚度在0.5 500 μ m的范圍內(nèi)，特別是在1 50 μ m的范圍內(nèi)。該 層厚的特別優(yōu)勢(shì)在于根據(jù)本發(fā)明的反射器的彎曲半徑可以由此顯著地降低，因此根據(jù)本發(fā) 明的反射器可以更加容易地運(yùn)輸。優(yōu)選反射器在其正面和背面上具有與同一金屬層相鄰的兩層塑料材料。因此，金 屬層在兩面均被塑料材料圍繞，因此也不會(huì)在其背面曝露于天氣中。根據(jù)本發(fā)明的反射器 的使用壽命可以由此顯著延長(zhǎng)至20年或更多。此外，金屬層在運(yùn)輸過程中更加不容易被刮 傷或者受其他機(jī)械影響。優(yōu)選反射器的長(zhǎng)度為至少7cm，特別是至少10m。因此，充分大的拋物槽鏡首次可 以無需像從前那樣浪費(fèi)單個(gè)鏡元件之間的空間便加以使用。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的目的通過包括根據(jù)本發(fā)明的反射器的拋物槽來實(shí) 現(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的目的通過根據(jù)本發(fā)明的反射器的制造方法來實(shí) 現(xiàn)，其中將至少一層透明塑料材料與金屬層共擠出。優(yōu)選金屬層作為箔使用。相對(duì)于之前 已知的用于拋物槽的反射器的制造方法，根據(jù)本發(fā)明的方法的特別的優(yōu)勢(shì)在于無需之后的 熱成型便可以制造基本上為任意大小的反射器。此外，反射層(金屬層)不需要像以前那 樣繁瑣地在真空工藝中進(jìn)行蒸汽沉積。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，優(yōu)選反射器通過冷成型制成拋物線形狀。因此，反射器的 最終形狀還可以在拋物槽的安裝地點(diǎn)形成。如上所述，反射器還可以是剛性的，在這種情況下，其可以另外可選地并優(yōu)選地通 過熱成型來制造。其優(yōu)勢(shì)在于反射器不需要特意在目的地制成其形狀。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的目標(biāo)通過根據(jù)本發(fā)明的反射器在拋物槽中、在聚 光器中、特別是在圓盤式聚光器中以及作為建筑用裝飾立面部件中的使用來實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例通過螺桿擠出機(jī)使聚碳酸酯丸粒熔融并將熔體通過槽模壓制，在擠出線上制造根 據(jù)本發(fā)明的反射器。在擠出過程中，設(shè)置這些槽模，使得銀箔可以在形成的層之間送入。將 銀箔以與從擠出機(jī)上形成塑料層的速率完全相同的速率送入。選擇槽模中的一個(gè)，使得在 箔的一面上形成0. 3mm厚的聚碳酸酯層，在箔之下選擇另一個(gè)槽模，使得在此形成厚4mm的 層。銀箔本身的層厚為25μπι?？傊圃齑笮?mX0. 5m的反射器。該反射器設(shè)置有通 常的結(jié)構(gòu)元件，以產(chǎn)生并維持精確的拋物線形狀。根據(jù)本發(fā)明的反射器設(shè)置有通常的粘合 結(jié)合的增強(qiáng)元件。綠色激光束的發(fā)散性小于2mrad。陽光的光反射率為至少大約93%。
權(quán)利要求
1.一種用于拋物槽的自支撐反射器，其特征在于(a)反射率為至少90%；(b)包括至少一層面向光源的透明塑料材料；并且(c)包括至少一層與如(b)所述的層相鄰的金屬層。
2.如權(quán)利要求1所述的反射器，其特征在于所述透明塑料材料選自聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、苯乙烯一丙烯腈聚合物和/ 或聚苯乙烯。
3.如權(quán)利要求1所述的反射器，其特征在于 所述金屬層的金屬選自Al、Ag和/或Au。
4.如權(quán)利要求1所述的反射器，其特征在于所述至少一層透明塑料材料的層厚在0. 1 8mm的范圍內(nèi)，特別是在0. 5 4mm的范 圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的反射器，其特征在于所述金屬層的層厚在0. 5 500 μ m的范圍內(nèi)，特別是在1 50 μ m的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的反射器，其特征在于具有至少兩層與同一金屬層相鄰的透明塑料材料。
7.如權(quán)利要求1所述的反射器，其特征在于 所述反射器的長(zhǎng)度至少為7m，特別是至少為10m。
8.一種拋物槽，其包括權(quán)利要求1所述的反射器。
9.一種制造權(quán)利要求1所述的反射器的方法，其特征在于 將至少一層透明塑料材料與金屬層共擠壓。
10.一種制造權(quán)利要求8所述的拋物槽的方法，其特征在于 通過冷成型將權(quán)利要求1所述的反射器制成拋物線形狀。
11.一種制造權(quán)利要求8所述的拋物槽的方法，其特征在于 通過熱成型將權(quán)利要求1所述的反射器制成拋物線形狀。
12.權(quán)利要求1所述的反射器在拋物槽中、在聚光器中或作為建筑用裝飾立面部件中 的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于拋物槽的自支撐反射器、拋物槽本身、反射器的制造方法、拋物槽的制造方法以及反射器的用途。
文檔編號(hào)G02B5/08GK102007435SQ200980113423
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者E·呂佩特 申請(qǐng)人:德國(guó)航空航天中心