CN101769240A - 太阳能发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能发电装置，其包括：动力产生装置，其包括容器、移动元件、第一连接件及遮光元件，所述容器具有一个收容空间以收容移动元件，所述移动元件将收容空间分隔成第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和第二腔体用于收容热膨胀介质，所述第一连接件穿过容器连接于移动元件，所述遮光元件连接于所述第一连接件，用于遮挡太阳光射入第一腔体或射入第二腔体，从而使得第二腔体或第一腔体内的热膨胀介质膨胀而推动移动元件相对于容器移动。电能产生装置，其包括第一永磁体及第一线圈，所述第一永磁体连接于所述第一连接件，用于在移动元件相对于容器移动时相对于第一线圈运动，从而产生感应电流。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电领域，尤其涉及一种无需采用太阳能电池板的太阳能发电装置。
背景技术
太阳能电池发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，是将太阳能直接转换为电能的主要器件。Cotter，J.E.等人在2006年8月发表于IEEETRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES的“P-Type Versus n-Type Silicon Wafers：Prospects for High-Efficiency Commercial Silicon Solar Cells”的文献说明N型半导体在提高太阳能电池的光电转换效率方面具有非常大的潜力。
太阳能电池板是太阳能电池中的重要部件，其作用是将太阳光辐射能转换为电能，并送往蓄电池中存储或推动负载工作。但是，太阳能电池板的制作过程复杂，采用太阳能电池板进行发电的成本较高，制约太阳能发电广泛应用。
发明内容
因此，有必要提供一种太阳能发电装置，所述太阳能发电装置不需使用太阳能电池板，将太阳能转换为电能。
以下将以实施例说明一种太阳能发电装置。
一种太阳能发电装置包括：动力产生装置，其包括容器、移动元件、第一连接件及遮光元件，所述容器具有一个收容空间以收容移动元件，所述移动元件将收容空间分隔成第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和第二腔体用于收容热膨胀介质，所述第一连接件穿过容器连接于移动元件，所述遮光元件连接于所述第一连接件，用于遮挡太阳光射入第一腔体或射入第二腔体，从而使得第二腔体或第一腔体内的热膨胀介质膨胀而推动移动元件相对于容器移动。电能产生装置，其包括第一永磁体及第一线圈，所述第一永磁体连接于所述第一连接件，用于在移动元件相对于容器移动时相对于第一线圈运动，从而产生感应电流。
通过采用太阳能发电装置，通过动力转化装置将太阳能转化为动能，上述的动能驱动电能转化装置的永磁体相对于线圈运动，通过线圈的磁通量发生变化，由于电磁感应现象，使得线圈中产生电流。因此，所述的太阳能发电装置无需采用电池板即可实现将太阳能转化为电能，节约了太阳能发电的成本。本发明的太阳能发电装置具有装置简单、易于实现、环保等特点。
附图说明
图1是本技术方案第一实施例提供的太阳能发电装置的示意图。
图2是本技术方案第一实施例提供的太阳能发电装置用于发电的示意图。
图3是本技术方案第一实施例提供的太阳能发电装置的容器的俯视图。
图4是本技术方案第二实施例提供的太阳能发电装置的示意图。
图5是本技术方案第二实施例提供的太阳能发电装置的遮光元件的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本技术方案提供的太阳能发电装置作进一步说明。
请一并参阅图1及图2，本技术方案施例提供的一种太阳能发电装置100，其包括基板110、动力产生装置120、电能产生装置130、蓄电装置140。
基板110为平板状结构，其材质为硅。基板110具有相对的第一表面111和第二表面112。第一表面111与动力产生装置120和电能产生装置130接触，用于承载动力产生装置120和电能产生装置130。基板110开设有第一气孔113和第二气孔114，第一气孔113和第二气孔114均贯穿第一表面111和第二表面112，第一气孔113和第二气孔114相距一定距离。
动力产生装置120包括容器121、移动元件122、第一连接件123、第二连接件124、遮光元件125、第一聚光透镜126及第二聚光透镜127。容器121固定于基板110上，用于收容移动元件122。本实施例中，容器121为长方体形，与基板110一体成型，且成型于基板110第一表面111的中心位置。本实施例中，容器121由透光材料制成，即容器121为透光容器。容器121包括顶壁1211及依次相连的第一侧壁1212、第二侧壁1213、第三侧壁1214和第四侧壁1215。顶壁1211平行于第一表面111，第一侧壁1212、第二侧壁1213、第三侧壁1214和第四侧壁1215垂直连接于基板110的第一表面111和顶壁1212之间。第一侧壁1212和第三侧壁1214相对，第二侧壁1213与第四侧壁1215相对设置。顶壁1211、第一侧壁1212、第二侧壁1213、第三侧壁1214、第四侧壁1215及基板110围成一个长方体形的收容空间1216以收容移动元件122。请参阅图3，容器121的顶壁1211开设有第三气孔1203和第四气孔1204，第三气孔1203与第一气孔113相对，第四气孔1204与第二气孔114相对。本实施例中，第三气孔1203与第四气孔1204为圆形孔，当然其也可以为其他形状的开口。并且，容器121的第一侧壁1212开设有第一开口1217，第三侧壁1214开设有第二开口1218。第一开口1217和第二开口1218平行于基板110的第一表面111，优选地，第一开口1217和第二开口1218的中心轴线重合。
移动元件122由绝热材料制成，为长方体形，其长度小于第一侧壁1212和第三侧壁1214的间距，宽度等于第二侧壁1213和第四侧壁1215的间距，高度等于顶壁1211与基板110的间距。移动元件122可收容于收容空间1216内，即其可与第二侧壁1213、第四侧壁1215、顶壁1211、第一表面111均紧密接触，并可以沿着第一表面111滑动。移动元件122具有相背的第一侧面1224和第二侧面1225。第一侧面1224与第一侧壁1212相对，第二侧面1225与第三侧壁1214相对。第一侧面1224和第二侧面1225的间距大于第一气孔112和第二气孔113之间的距离。也就是说，移动元件122的长度大于第一气孔112和第二气孔113的间距。移动元件122将收容空间1216分割成相互隔离的第一腔体1201和第二腔体1202。第一腔体1201和第二腔体1202用于收容热膨胀介质，所述热膨胀介质是指易受热膨胀的流动介质，如气体、液体等。本实施例中，热膨胀介质为气体。
第一连接件123包括相互连接的第一延伸部1231和第一连接部1232。第一延伸部1231呈长条状，其一端穿过第一侧壁1212的第一开口1217，连接于移动元件122的第一侧面1224，另一端连接于第一连接部1232。第一连接部1232为片状，具有第一连接面1233、与第一连接面1233相对的第二连接面1234、连接第一连接面1233和第二连接面1234的第一滑动面1235及与第一滑动面1235相对的第一顶面1236。第一连接面1233和第二连接面1234均大致与第一表面111垂直，第一滑动面1235和第一顶面1236均大致与第一表面111平行。第一连接面1233与第一延伸部1231连接，第一滑动面1235与第一表面111滑动接触。
第二连接件124的结构与第一连接件123的结构大致相同，第二连接件124也包括相互连接的第二延伸部1241和第二连接部1242。第二延伸部1241一端穿过第三侧壁1214的第二开口1218，连接于移动元件122的第二侧面1225，另一端连接于第二连接部1242。第二连接部1242也具有第三连接面1243、与第三连接面1243相对的第四连接面1244、连接第三连接面1243和第四连接面1244的第二滑动面1245及与第二滑动面1245相对的第二顶面1246。
第一聚光透镜126和第二聚光透镜127均为凸透镜，均用于会聚光线。第一聚光透镜126设置于第一腔体1201的上方，可以使经过第一聚光透镜126的光线会聚于第一腔体1201，使得第一腔体1201内的气体吸收热量，从而使得第一腔体1201内的气体温度升高。本实施例中，第一聚光透镜126通过第一支撑件1261固定于基板110。第二聚光透镜127设置于第二腔体1202的上方，可以使经过第二聚光透镜127的光线会聚于第二腔体1202，使得第二腔体1202内的气体吸收热量，从而使得第二腔体1202内的气体温度升高。本实施例中，第二聚光透镜127通过第二支撑件1271固定于基板110。
遮光元件125由不透光材料制成，其包括相对设置的第一遮光片1251和第二遮光片1252。第一遮光片1251连接于第一连接部1232的第一顶面1236，并位于第一聚光透镜126与第一腔体1201之间，用于根据移动元件122的移动而遮挡第一腔体1201或不遮挡第一腔体1201，从而可使得第一聚光透镜126会聚的光线不照射到第一腔体1201，或者使得第一聚光透镜126会聚的光线照射到第一腔体1201。第二遮光片1252连接于第二连接部1242的第二顶面1246，并位于第二聚光透镜127与第二腔体1202之间，用于根据移动元件122的移动而遮挡第二腔体1202或不遮挡第二腔体1202，从而可防止第二聚光透镜127会聚的光线照射到第一腔体1202，或者使得第二聚光透镜127会聚的光线照射到第二腔体1202。由于第一连接件123和第二连接件124分别连接于移动元件122的第一侧面1224和第二侧面1225，当移动元件122移动至靠近第三侧壁1214时，第一遮光片1251遮挡第一腔体1201，第二遮光片1252不遮挡第二腔体1202。当移动元件122移动至靠近第一侧壁1212时，第一遮光片1251不遮挡第一腔体1201，第二遮光片1252遮挡第二腔体1201。
本实施例中，为了减小移动元件122及第一连接部1232和第二连接部1242在运动过程中与第一表面111的摩擦力，第一滑动面1235、第二滑动面1245及移动元件122与第一表面111接触的表面可以为无摩擦表面，或者第一连接部1232、第二连接部1242及移动元件122可由具有低摩擦系数的材料制成，如铁氟龙等，或者也可以在移动元件122及第一连接部1232和第二连接部1242的表面涂敷润滑剂。另外，第一表面111在与收容空间1216相对应的部分可以设置高吸热层116，以提高第一腔体1201和第二腔体1202内气体吸热升温的速度。
电能产生装置130用于将动力产生装置120产生的动能转化为电能，其包括第一永磁体131、第二永磁体132、第一线圈133及第二线圈134。第一永磁体131固定连接于第一连接部1232的第二连接面1234，可在移动元件122和第一连接件123带动下移动。第二永磁体132固定连接于第二连接部1242的第四连接面1244，并可在移动元件122和第二连接件124带动下移动。第一永磁体131与第二永磁体132的磁力线方向方向均大致平行于第一表面111方向。本实施例中，第一永磁体131的S极靠近第二连接面1234，第一永磁体131的N极远离第二连接面1234。第二永磁体132的N极靠近第四连接面1244，第二永磁体132的S极远离第四连接面1244。当然，第一永磁体131的S极也可以远离第二连接面1234，第一永磁体131的N极也可以靠近第二连接面1234，第二永磁体132的N极也可以远离第四连接面1244，第二永磁体132的S极也可以靠近第四连接面1244。
第一线圈133和第二线圈134固定于基板110的第一表面111，第一线圈133和第二线圈134均由多圈导线缠绕形成，且其中心轴线均平行于第一表面111。第一线圈133具有第一收容空间1331，收容空间1331与第一永磁体131相对应，以收容第一永磁体131。当移动元件122向第一侧壁1212方向移动时，第一连接部1232带动第一永磁体131向第一线圈133的收容空间1331方向运动，使得通过第一线圈133的磁通量发生变化，从而将在第一线圈133中产生电流；当移动元件122向第三侧壁1214方向移动时，第一连接部1232带动第一永磁体131向远离第一线圈133的收容空间1331方向运动，使得通过第一线圈133的磁通量发生变化，从而将在第一线圈133中产生电流。总之，由于电磁感应现象的存在，第一永磁体131与第一线圈133的相对运动，将使得第一线圈133中产生感应电流。
第二线圈134具有第二收容空间1341。第二收容空间1341与第二永磁体132相对应，以收容第二永磁体132。当移动元件122向第一侧壁1212方向移动时，第二连接部1242带动第二永磁体132向第二线圈134的第二收容空间1341方向运动，使得通过第二线圈134的磁通量发生变化，从而将在第二线圈134中产生电流；当移动元件122向第三侧壁1214方向移动时，第二连接部1242带动第二永磁体132向远离第二线圈134的第二收容空间1341方向运动，使得通过第一线圈134的磁通量发生变化，从而将在第一线圈134中产生电流。总之，由于电磁感应现象的存在，第二永磁体132与第一线圈134的相对运动，将使得第二线圈134中产生感应电流。
蓄电装置140用于将电能产生装置130产生的电能进行储存，其可以为蓄电池141，本实施例中，蓄电装置140进一步包括充电开关142及监测装置143。第一线圈133的一端通过导线与蓄电池141的正极相连。第一线圈133的另一端连接于充电开关142，第二线圈134的一端也通过导线与蓄电池141的的正极相连，第二线圈134的另一端通过导线与充电开关142相连，充电开关142通过导线连接于蓄电池141的负极。当充电开关142将第一线圈133与第二线圈134与蓄电池141连通时，第一线圈33与第二线圈134中产生的电流便会流入到蓄电池141，从而将电能储存起来，即实现了太阳能对电能的转化。
监测装置143用于监测第一永磁体131或第二永磁体132的运动。本实施例中，其用于检测第二永磁体132的运动。检测装置143连接于充电开关142，根据监测装置143监测的情况，从而控制充电开关142将蓄电池141与第一线圈133及第二线圈134电导通或不电导通。本实施例中，检测装置143设置于第二线圈134的一侧。当监测装置143监测到第二永磁体132相对于第二线圈134运动时，则充电开关142使得第一线圈133和第二线圈134均与蓄电池141导通。当太阳能发电装置100不进行太阳能对电能的转化时或者第二永磁体132不相对于第二线圈134运动时，则充电开关142使得第一线圈133和第二线圈134均与蓄电池141不导通。监测装置143可以为影像感测器等装置。
请一并参见图1及图2，太阳能发电装置100用于发电，在进行发电之前，调节移动元件122将第一腔体1201或第二腔体1202封闭。下面，以第一腔体1201被封闭为例说明太阳能发电装置100进行发电的过程。当移动元件122将第一腔体1201封闭时，移动元件122靠近第一侧壁1212，第一气孔113和第三气孔114被移动元件122封闭，即第一腔体1201为一封闭空间，第一永磁体131位于第一线圈133的第一收容空间1331内。第一遮光片1251没有遮挡第一腔体1201，光线经过第一聚光透镜126会聚至第一腔体1201，第一腔体1201内的气体吸收光能产生热量。此时，第二遮光片1252遮挡第二腔体1202，第二气孔113和第四气孔1204与外界连通，第二腔体1202没有封闭，且其内的气体由于被第二遮光片1252遮光，也没有吸收热量，温度没有升高。太阳光照射第一腔体1201一段时间后，第一腔体1201内的气体温度升高到一定程度，体积具有较大膨胀，当第一腔体1201内的气体体积膨胀对移动元件122产生的作用力使得移动元件122向第三侧壁1214方向移动时，第一连接件123带动第一永磁体131移动，使得第一永磁体131相对于第一线圈133移动，同时，第二连接件124带动第二永磁体132相对于第二线圈134移动。当监测装置143监测到第二永磁体132产生移动时，其控制充电开关142将第一线圈133和第二线圈134均与蓄电池141电导通。在此过程中，根据电磁感应现象，第一线圈133和第二线圈134内产生方向相同的感应电流，并从蓄电池141的正极流入蓄电池141将产生的电能储存于蓄电池141内。
当移动元件122向第二侧壁1213移动一定距离时，第一气孔113和第三气孔114将与外界连通，此时第一腔体1201内的气体通过第一气孔113和第三气孔1203逸出，第二气孔114和第四气孔1204被封闭，第一遮光片1251开始遮挡第一腔体1201，第二遮光片1252开始不遮挡第二腔体1202，部分太阳光线经过第二聚光透镜125会聚至第二腔体1202，第二腔体1202内的气体吸收光能产生热量。但由于移动元件122的惯性，移动元件122还将往第三侧壁1214方向移动一定距离，直至第二腔体1202内的气体温度升高并且体积膨胀至一定程度，从而推动移动元件122往第一侧壁1212方向移动，从而带动第一永磁体131相对于第一线圈133产生运动，第二永磁体132相对于第二线圈134运动，此时，根据电磁感应现象，第一线圈133和第二线圈134内又将产生方向相同的感应电流，并从蓄电池的负极流入蓄电池141。重复上述的步骤，太阳能发电装置100即可不断的产生电能，并进行储存。
通过采用太阳能发电装置100，可以无需采用电池板即可实现将太阳能转化为电能，节约了太阳能发电的成本。
请参阅图4，本技术方案第二实施例提供的太阳能发电装置200，其与本技术方案第一实施例提供的太阳能发电装置100结构相近，其也包括基板210、动力产生装置220、电能产生装置230及蓄电装置240。不同之处在于，所述动力产生装置220仅包括第一连接件224，电能产生装置230仅包括一个永磁体231及一个线圈232。并且，请参阅图5，遮光元件222为板状结构，在遮光元件222的中心开设有透光孔2221，从而将遮光元件222分成第一遮光部2222和第二遮光部2223，第一遮光部2222用于根据移动元件221和第一连接件224的移动而遮挡第一腔体2201或不遮挡第一腔体2201，相应地，第二遮光部2223用于根据移动元件221和第一连接件224的移动而遮挡第二腔体2202或不遮挡第二腔体2202。本实施例中，当第二腔体2202被封闭时，第一遮光部2222遮挡第一腔体2201，第二遮光部2223不遮挡第二腔体2202，太阳的光线通过透光孔2221射入第二腔体2202内，第二腔体2202内的热膨胀介质吸收热量温度升高到一定程度而体积膨胀，从而移动元件221往第一侧壁2212方向产生移动。从而，在移动元件221及第一连接件224的带动下，永磁体231产生相对于线圈232的运动。由于电磁感应现象的存在，线圈232内产生感应电流，产生的电能可由蓄电装置240进行储存。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (13)
1.一种太阳能发电装置包括：
动力产生装置，其包括容器、移动元件、第一连接件及遮光元件，所述容器具有一个收容空间以收容移动元件，所述移动元件将收容空间分隔成第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和第二腔体用于收容热膨胀介质，所述第一连接件穿过容器连接于移动元件，所述遮光元件连接于所述第一连接件，用于遮挡太阳光射入第一腔体或射入第二腔体，从而使得第二腔体或第一腔体内的热膨胀介质膨胀而推动移动元件相对于容器移动；
电能产生装置，其包括第一永磁体及第一线圈，所述第一永磁体连接于所述第一连接件，用于在移动元件相对于容器移动时相对于第一线圈运动，从而产生感应电流。
2.如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述第一连接件包括相互连接的第一延伸部和第一连接部，所述第一延伸部的一端穿过容器并连接于移动元件，其另一端连接于第一连接部的一侧，所述第一永磁体连接于第一连接部的另一侧。
3.如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述电能产生装置还包括第二永磁体及第二线圈，所述动力产生装置还包括第二连接件，所述第一连接件连接于移动元件的一侧，所述第二连接件连接于移动元件的另一侧，第二永磁体连接于所述第二连接件，用于在移动元件相对于容器移动时相对于第二线圈运动，从而产生感应电流。
4.如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述遮光元件包括相对设置的第一遮光片和第二遮光片，所述第一遮光片与第一腔体相对应，所述第二遮光片与第二腔体相对应，所述第一遮光片用于在阳光射入第二腔体时遮挡第一腔体，所述第二遮光片用于在阳光射入第一腔体时遮挡第二腔体。
5.如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述遮光元件具有透光孔，所述遮光孔将遮光元件分成第一遮光部和第二遮光部，第一遮光与第一腔体相对应，所述第二遮光部与第二腔体相对应，所述第一遮光部用于在阳光射入第二腔体时遮挡第一腔体，所述第二遮光部用于在阳光射入第一腔体时遮挡第二腔体。
6.如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述动力产生装置还包括设置于第一腔体上方的第一聚光透镜和设置于第二腔体上方的第二聚光透镜，所述第一聚光透镜用于将太阳光会聚于第一腔体，所述第二聚光透镜用于将太阳光会聚于第二腔体。
7.如权利要求6所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述遮光元件设置于容器与第一聚光透镜和第二聚光透镜之间。
8.如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述太阳能发电装置进一步包括基板，所述基板用于固定承载容器和第一线圈。
9.如权利要求8所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述基板与容器一体成型。
10.如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述太阳能发电装置还包括蓄电装置，所述蓄电装置包括蓄电池，所述蓄电池通过导线与第一线圈相连，用于将第一线圈中产生的电能进行储存。
11.如权利要求10所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述蓄电装置还包括充电开关，其连通于蓄电池与第一线圈之间，其用于控制蓄电池与第一线圈的是否连通。
12.如权利要求11所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述蓄电装置还包括监测装置，所述监测装置与充电开关相连接，用于通过监测第一永磁体与第一线圈是否相对运动从而控制充电开关与第一线圈是否连通。
13.如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述容器开设有第三气孔和第四气孔，第三气孔用于通过移动元件相对于透明容器的移动而使得第一腔体与外界相连通，第四气孔用于通过移动元件相对于透明容器的移动而使得第二腔体与外界相连通。
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