[发明专利]一种封闭式制冷薄膜辐射耦合结构

说明书

本发明提供一种封闭式制冷薄膜辐射耦合结构，包括金属导热层、制冷薄膜、反射面与中红外增透窗口；反射面与制冷薄膜组成具有一侧开口的半封闭腔体，中红外增透窗口配合安装于该半封闭腔体的开口处；金属导热层贴合于制冷薄膜外侧。本发明利用光的镜面反射对制冷薄膜辐射出的中红外辐射进行调节，使得原本在薄膜表面120°发散角范围内的辐射经过调节后从增透窗口辐射出去；同时改善了薄膜辐射的发散角，调制后的辐射发散角更小，热辐射能量更加集中，从而拓展了薄膜辐射的应用领域，使得原本只能在露天环境正对太空使用的制冷薄膜可以应用于封闭环境下使用，保护了薄膜不受外界环境影响，增加了薄膜的使用寿命。

技术领域

本发明属于光学器件领域，具体涉及一种封闭式制冷薄膜辐射耦合结构。

背景技术

自制冷光学薄膜是一种依靠材料的特殊性，利用特定波长的黑体辐射，实现无能耗的制冷的光学器件。

太阳的辐射波长主要集中在0.3～3μm的可见光和红外线波长范围，这部分可见光和红外线几乎不被大气层所吸收，因而可以直接照射到地面，导致地面升温。地面在被加热之后，也会向外辐射热量。由于地球表面温度较低，辐射主要是长波红外线形式。在波长为8～13μm的波段内，红外线可以直接穿过大气层辐射到太空去。（大气层中吸收辐射的主力CO2和H2O对波长为8～13μm的光线吸收率很低，穿透率很高，故这个波段称为“大气窗口”，这个波段的光线可以穿过大气层，辐射到太空中去。）

制冷薄膜需要通过辐射与太空进行热交换，也就是通过热辐射把能量直接传输到外太空。这种制冷薄膜只能应用于露天环境下，在薄膜正面120°的立体角内不能有物体，否则会大大降低其制冷效率。这就限制了制冷薄膜的使用范围和应用领域，如室内制冷与封闭环境制冷。

因此，针对以上问题研制出一种能够有效改善薄膜辐射的发散特性，将薄膜辐射的能量集中在一个更小发散角内的结构是本领域技术人员所急需解决的难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种封闭式制冷薄膜辐射耦合结构。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种封闭式制冷薄膜辐射耦合结构，包括金属导热层、制冷薄膜、反射面以及中红外增透窗口；反射面与制冷薄膜组成具有一侧开口的半封闭腔体，中红外增透窗口配合安装于该半封闭腔体的开口处；金属导热层贴合于制冷薄膜的外侧。

进一步地，反射面为平面式反射面或者曲面式反射面。

进一步地，其制作方法如下：

（1）取用反射面，通过切割使之与制冷薄膜等高；

（2）按照步骤（1）获得另外两个反射面；

（3）将以上步骤获得的三个反射面拼接形成具有两侧开口的半封闭腔体；

（4）去除半封闭反射腔体多余部分，并打磨光滑，在其一侧开口依次接合制冷薄膜以及金属导热层；

（5）在另外一侧开口处安装中红外增透窗口，形成完整的耦合结构。

进一步地，反射面为曲面式反射面，为一段割线与之所处平面所成夹角为35～45°的圆弧面，并且其圆心位于靠近制冷薄膜一侧。

进一步地，反射面为一段割线与之所处平面所成夹角为40°的圆弧面。

进一步地，中红外增透窗口的厚度为8～13μm。

进一步地，反射面为1/8球面。