包含复合反射结构的反光装置制造方法及图纸

在说明性实践模式下，定日镜装置使反光面板与复合支撑结构集成，该复合支撑结构有助于提供具有结构完整性和刚度的产生的组件。反光面板通过多个柔性的连接元件联接到支撑复合结构。有利地，本发明专利技术的复合方法有效地分离结构性功能和热补偿功能。具体地，复合支撑结构有助于提供期望的结构特性。同时，柔性的连接元件以有助于使顶部反光面板与热应力隔离的方式将顶部反光面板联接到支撑结构，否则该热应力可引起过度的倾斜误差。

A reflective device containing a composite reflection structure

In the explanatory practice mode, the daily mirror device integrates the reflector panel with the composite support structure, which helps to provide components with structural integrity and stiffness. The reflector panel is connected to the supporting composite structure through a plurality of flexible connecting elements. Advantageously, the composite method of the invention effectively separates the structural function and the thermal compensation function. Specifically, the composite support structure helps to provide desired structural characteristics. At the same time, the flexible connecting element helps to connect the top reflective panel to the support structure by isolating the top reflective panel from the thermal stress, otherwise the thermal stress can cause excessive tilt error.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含复合反射结构的反光装置优先权本申请要求在2015年4月28日递交的序列号为62/153,723的美国临时专利申请、在2015年4月28日递交的序列号为62/153,716的美国临时专利申请、以及在2015年8月28日递交的序列号为62/211,376的美国临时专利申请的权益，出于所有目的将这些美国临时专利申请的全部内容通过引用并入在本文中。
本专利技术涉及用于将光重定向到目标的反光装置。更具体地，反光装置包含复合反射结构，其中，反光表面更稳定且很少倾向于可能另外源自温度变化的倾斜误差。
技术介绍
许多有用装置具有反射入射光的特征。这类装置的示例包括镜子、定日镜、定星镜、定天镜、槽式反射器、碟状反射器、太阳追踪器、和在诸如望远镜、太阳能电池板、太阳能发电设备或系统等系统中有用的其它类似装置。在所有的这类系统中，重要的是，反光表面在宽温度范围内关于良好性能是稳定的。由于诸如热膨胀的系数在部件间的差别，温度变化可以导致反光表面偏离其设计，从而损害性能。收集太阳能并将其聚集到一个或多个集中式目标上的太阳能发电设备或系统在本领域中是公知的。聚集的太阳能经常用于直接地或间接地产生电力和/或热。在光伏电池(也被称为太阳能电池)用作一个或多个目标的实践模式下发生直接转换(经常被称为聚光光伏(ConcentratingPhotovoltaics，CPV))，以使用光伏效应将入射的、聚集的太阳能转换为电力。在将聚集的太阳能的热能用在加热一种工作流体或一系列工作流体的一些实践模式下时发生间接转换(经常被称为聚焦式太阳能电源(ConcentratingSolarPower，CSP))，上述工作流体反过来驱动诸如涡轮系统的机器产生电力。工作流体包括蒸汽、油、熔盐等。美国专利No.8,833,076、No.8,697,271、No.7,726,127、No.7,299,633以及美国专利公开No.213/0081394A1描述了太阳能加热熔盐以存储热能的系统。熔盐可以存储热量达延长的时间段以供后续按需使用。因此，熔盐用作被太阳充电的热电池。转而将熔盐用在加热驱动涡轮机产生电力的蒸汽的说明性实践模式下。在加热蒸汽之后，熔盐冷却但很容易通过再次使用聚集的太阳能来再加热或再充电。熔盐可以按该方式被多次加热、使用和再充电，而不被很大程度地消耗。按该方式使用熔盐的设施预计将使使用寿命延长数十年。CSP系统通常依赖于追踪入射日光、反射入射日光并共同地将入射日光聚集到太阳能接收器上的反光装置的区域。许多类型的反光装置是已知的。示例包括包含平面镜、抛物线型碟面、雕琢表面、槽式聚集器等的反光装置。CSP系统经常使用成百上千的反光装置将太阳能聚集到一个或多个公共目标上。反光表面(例如在许多情况下的镜子)为用在CSP设备中的定日镜装置的基本部件。镜子的主要功能是将日光反射到目标上，在该目标上，然后可以将产生的聚集日光转换为其它形式的有用能量，诸如电力或热。镜子可以具有各种形状，以及许多形状适合于将日光重定向到期望目标上。作为形状的示例，镜子可以为扁平的、二维弯曲的、三维弯曲的、刻面的等。一些镜子可以借助回射特性、菲涅耳(Fresnel)特性等使日光重定向。光重定向部件(诸如镜子)经常由合适基板结构支撑，从而当镜子铰接(articulate)且受风、水分、使用年限、温度变化、和其它周围因素影响时，镜子基本上保持其形状而不过度下陷、热变形或形状变形。随着时间影响能量传送的重要因素是实际镜子形状和期望镜子形状之间的任何偏差(也被称为倾斜误差)。目标是将该倾斜误差限制到期望容差。容忍倾斜误差的程度被称为倾斜误差预算。该支撑基板结构连同光重定向部件一起包括反光设备的至少一部分。定日镜为一种类型的反光装置。定日镜为在本领域中指代包括铰接以追踪太阳且将日光反射到一个或多个期望目标上的一个或多个反光表面的设备的术语。在许多情况下，使期望目标相对于地表固定。在许多情况下，定日镜包括至少一个反光表面、支撑该表面的基板结构、铰接反光表面以追踪太阳的一个或多个驱动机构、以及基底结构，该基底结构将定日镜附接到地面、框架、或其它固定的或可移动的安装位置。随着离目标的距离增大，倾斜误差对定日镜性能的负面影响变得更加明显。这对于太阳能槽式反射器来说不算问题，因为这些反射器经常被集成到CSP系统中，其中，镜子到目标的距离相对较短且镜子到目标的距离对于所有的镜子面板来说是相似的。另一方面，在CSP系统中使用的定日镜可以在光重定向面板和集中的公共目标之间具有长得多的距离。在一些系统中，该距离可以高达一英里或大于一英里。这个量级的基于定日镜的CSP系统不太容忍倾斜误差，以及如果倾斜误差过大，可能在能源生产上经历重大损失。使倾斜误差最小化是定日镜工程的关键方面。从设计开始、经过制造和组装、以及最终经过在操作条件下的执行，存在多个影响反光装置的倾斜误差特性的因素。关键因素是光重定向表面与其支撑结构之间的温度变化和差别的热膨胀特性的影响。复合夹层构造是公知的。复合夹层面板组件通常包括被芯部材料分隔且粘合到该芯部材料的两个应力层。芯部与层(skin)之间的附接通常使用某种类型的粘合剂和/或机械联接来完成。形成的复合面板结构经常有效地将材料用于达到的刚度与强度。不断努力实现复合夹层面板作为用于反光面板的支撑结构。在US8,132,391B2和US8,327,604B2中描述了示例性复合夹层结构。这些包括由芯部区域联接的顶部层和底部层。代替由单独的一片材料制造芯部，在这些设计中的芯部结构被形成为竖板元件，该竖板元件为层之一的集成部分。这通过以有规律的间隔贯穿金属板并垂直于层的母质折叠“竖板元件”来实现。竖板元件的尖端被折叠以创建耳片，这些耳片被粘合到另一片层材料的背面以形成复合结构。在过去，该结构已被用在抛物线型槽中，但是现在被考虑用于定日镜应用，其中，光被多个定日镜聚集到公共目标上。开发中的一种特定配置使用具有集成竖板元件的支持片，这些竖板元件粘合到同一材料的另一连续片的背面以形成夹层面板。反射膜被粘附到连续片的正面以创建镜子表面。与该方法相关联的潜在挑战之一是，该方法导致复合面板与安装到该复合面板的反射器之间的差别的热膨胀。如果不采取行动来适应由热膨胀差异引起的相对移动同时仍提供具有期望结构完整性的结构，则这可以对玻璃镜子造成过度的倾斜误差问题。
技术实现思路
本专利技术提供用于降低同样具有改善的结构特性的反光装置中的不同热膨胀的有害效果的策略。显著地，本专利技术有助于减少反光表面的对于可与复合部件之间的不同热膨胀相关联的倾斜误差问题的弱点。本专利技术的原理可以用于制备宽范围的镜子、定日镜、定星镜、定天镜、槽式反射器、碟状反射器、太阳能追踪器、和在诸如望远镜、太阳能电池板、太阳能发电设备或系统等系统中有用的其它类似装置。本专利技术的原理对于在聚焦式太阳能电源的领域中制造定日镜来说特别有用。在说明性实践模式下，定日镜装置集成由复合基板结构支撑的反光面板，该复合基板结构有助于提供具有结构完整性、刚度、和减小的倾斜误差(由于温度变化)的产生的组件。反光面板通过多个柔性的连接元件联接到支撑复合面板。有利地，本专利技术的复合方法有效地分离结构性功能和热补偿功能。具体地，复合基板结构有助于提供期望的结构特性。同时，柔性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将光重定向到目标的反光装置，所述反光装置包括：(a)支撑基板结构，所述支撑基板结构包括第一层、第二层、和物理上将所述第一层联接到所述第二层的芯部区域；(b)反光面板，所述反光面板包括反光表面；以及(c)多个柔性的连接元件，所述多个柔性的连接元件将所述反光面板联接到所述支撑基板结构以使所述反光面板与所述基板结构间隔开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.28 US 62/153,723;2015.04.28 US 62/153,716;1.一种将光重定向到目标的反光装置，所述反光装置包括：(a)支撑基板结构，所述支撑基板结构包括第一层、第二层、和物理上将所述第一层联接到所述第二层的芯部区域；(b)反光面板，所述反光面板包括反光表面；以及(c)多个柔性的连接元件，所述多个柔性的连接元件将所述反光面板联接到所述支撑基板结构以使所述反光面板与所述基板结构间隔开。2.一种聚焦式太阳能电源系统，包括：(a)中心目标；以及(b)多个定日镜，所述多个定日镜将日光反射且聚集到所述中心目标上，其中，所述定日镜中的至少一者包括反光组件，所述反光组件包括：(i)支撑件，所述支撑件包括第一层、第二层、和物理上将所述第一层联接到所述第二层的芯部区域；(ii)反光面板，所述反光面板包括反光表面；以及(iii)多个柔性的连接元件，所述多个柔性的连接元件将所述反光面板联接到所述支撑件，以使所述反光面板与所述支撑件间隔开。3.如权利要求1所述的装置或如权利要求2所述的系统，其中，所述芯部区域与所述第一层一体成型。4.如权利要求1所述的装置或如权利要求2所述的系统，其中，所述第一层具有从大约0.005英寸到0.25英寸的厚度，以及所述第二层具有从大约0.005英寸到0.25英寸的厚度。5.一种反光装置，包括：(a)底部层，所述底部层包括相对的第一主面和第二主面；(b)中间层，所述中间层具有相对的第一主面和第二主面，且所述中间层与所述底部层间隔开，其中，所述中间层的所述第一主面面向所述底部层且所述中间层的所述第二主面背对着所述底部层，以及其中，所述中间层包括提供穿过所述中间层的出口的多个开口；(c)顶部面板，所述顶部面板具有相对的第一主面和第二主面，其中，所述顶部面板与所述底部层和所述中间层间隔开，其中，所述顶部面板的所述第一主面面向所述底部层和所述中间层，且所述顶部面板的所述第二主面包括背对着所述底部层和所述中间层的反射面；(d)第一芯部区域，所述第一芯部区域将所述中间层联接到所述底部层；以及(e)多个柔性的连接元件，所述多个柔性的连接元件独立地将所述顶部面板联接到所述底部层和所述中间层中的至少一者，其中，所述柔性的连接元件穿过所述中间层的所述开口以将所述底部层联接到所述顶部面板。6.一种定日镜，所述定日镜包括铰接的反光组件，其中，所述反光组件包括：(a)底部层，所述底部层包括相对的第一主面和第二主面；(b)中间层，所述中间层具有相对的第一主面和第二主面，且所述中间层与所述底部层间隔开，其中，所述中间层的所述第一主面面向所述底部层且所述中间层的所述第二主面背对着所述底部层，以及其中，所述中间层包括提供穿过所述中间层的出口的多个开口；(c)顶部面板，所述顶部面板具有相对的第一主面和第二主面，其中，所述顶部面板与所述底部层和所述中间层间隔开，以及其中，所述顶部面板的所述第一主面面向所述底部层和所述中间层，且所述顶部面板的所述第二主面包括背对着所述底部层和所述中间层的反射面；以及(d)芯部区域，所述芯部区域将所述中间层联接到所述底部层；以及(e)多个柔性的连接元件，所述多个柔性的连接元件将所述底部层和所述中间层中的至少一者联接到所述顶部面板。7.一种聚焦式太阳能电源系统，包括：(a)中心目标；以及(b)多个定日镜，所述多个定日镜将日光反射且聚集到所述中心目标上，其中，所述定日镜中的至少一者包括反光组件，所述反光组件包括：(i)底部层，所述底部层包括相对的第一主面和第二主面；(ii)中间层，所述中间层具有相对的第一主面和第二主面，且所述中间层与所述底部层间隔开，其中，所述中间层的所述第一主面面向所述底部层且所述中间层的所述第二主面背对着所述底部层，以及其中，所述中间层包括提供穿过所述中间层的出口的多个开口；(iii)顶部面板，所述顶部面板具有相对的第一主面和第二主面，其中，所述顶部面板与所述底部层和所述中间层间隔开，以及其中，所述顶部面板的所述第一主面面向所述底部层和所述中间层，且所述顶部面板的所述第二主面包括背对着所述底部层和所述中间层的反射面；以及(iv)芯部区域，所述芯部区域将所述中间层联接到所述底部层；以及(v)多个柔性的连接元件，所述多个柔性的连接元件将所述顶部面板联接到所述底部层和所述中间层中的至少一者，其中，所述柔性的连接元件穿过所述中间层的所述开口以将所述底部层联接到所述顶部面板。8.如权利要求5所述的装置或如权利要求7所述的系统，其中，所述芯部区域与所述底部层成一体，以及其中，所述柔性的连接元件穿过所述中间层中的所述开口。9.如权利要求5所述的装置或...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·格雷戈里，亚当·格林，理查德·埃尔格特，
申请(专利权)人：日光储备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US