CN102072562A - 太阳能装置 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能装置，包括有一球形聚光体(1A)、一弧形轨道(2)、一移动组件(3)与至少一太阳能板(4)；所述弧形轨道(2)的各点与球形聚光体(1A)中心点的距离相同；移动组件(3)设于该弧形轨道(2)，移动组件(3)被控制随着太阳(5)东升西落的移动路径而沿着该弧形轨道以适当速度移动；所述太阳能板(4)设于该移动组件(3)且面向球形聚光体(1A)，配合该移动组件(3)的移动速度，使太阳光通过该球形聚光体(1A)后，聚焦于该太阳能板(4)上。

Description

太阳能装置
技术领域
本发明涉及一种利用太阳能的装置。
背景技术
习知的太阳能集热器或发电器，是将一太阳能板直接面向太阳接收热量，或将接收后的热量进行能量转换产生电流，故需要较大面积太阳能板，较耗费材料，且太阳能板均被固定在一角度。由于地球自转与围绕太阳公转的因素，太阳光照射到地球的角度随时都在变化，因此，若要使太阳能板接收到最佳照射角度的太阳光以获得较高热量(太阳能板垂直于太阳光)，必须加装追踪器与传动机构，藉由追踪器不断侦测太阳的方向后，传递讯号给传动机构，再由传动机构驱动太阳能板适当地转向，使太阳能板维持朝向太阳的方向；但此种习知太阳能装置因大面积的太阳能板及高负重的传动机构，导致成本高昂。
图1显示了另一种习知利用太阳能的方式为聚光型太阳能，其利用凹形反射镜A将太阳光反射后聚焦于一太阳能板B上，由于光能自大面积的反射镜A集中到小面积的太阳能板B，所以用来接受光能的太阳能板尺寸也可大量减少，达到节省太阳能板的成本。但由于反射镜A需随太阳移动而旋转角度以形成焦点，驱动数量庞大或重量巨大的透镜或透镜群则需有大量或高载重的传动系统，造成了造价高昂且耗能传动的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有聚光型太阳能装置需耗费高昂的透镜制造费用及高昂的透镜传动系统费用的问题。
本发明的太阳能装置可依据太阳相对于地球移动的路径，自动移动调整小面积的太阳能板垂直面向太阳光的位置以获得最高的热效率，而不需移动重量巨大的透镜，从而降低了传动系统的费用及传动系统的能耗。
为实现上述目的，本发明提供了一种太阳能装置，包括有一球形聚光体、一弧形轨道、一移动组件与至少一太阳能板；所述弧形轨道的各点与球形聚光体中心点的距离相同；移动组件设于该弧形轨道，移动组件被控制随着太阳的东升西落路径而沿着该弧形轨道移动；所述太阳能板设于该移动组件且面向球形聚光体，使太阳光通过该球形聚光体后，光线的焦点落于该太阳能板上。
可选地，所述太阳能装置可以将所述弧形轨道设于一另一轨道上，从而可依据季节更替造成太阳直射地球角度的转变而调整弧形轨道的方位，让太阳光始终保持通过球形聚光体后聚焦于所述轨道上。
可选地，本发明用以将太阳光聚光的球形聚光体为一实心的玻璃球体或PU(聚胺脂)球体，太阳光通过该实心的球体后产生聚光作用。
可选地，本发明用以将太阳光聚光的球形聚光体为一空心的玻璃球体或PU(聚胺脂)球体，并在空心的透光球体内部注满液体，太阳光通过该空心的球体与液体后产生聚光作用。
因为本发明做为透镜的球形聚光体为球形透镜，所以无论太阳如何移动，其必然产生一焦点落于太阳与球形透镜中心之间的直线上，而随着太阳东升西落的移动路径，所述焦点的移动相对于球形透镜呈一弧线，因此只需控制小面积的太阳能板在该弧线上相对于太阳移动即可使焦点落于太阳能板上，而不需移动巨大或数量庞大的透镜或反射镜。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为习知太阳能装置包含太阳能板与透镜的示意图。
图2为本发明太阳能装置包含实心透光球体、弧形轨道、移动组件与太阳能板的第一实施例示意图。
图3为本发明第一实施例的移动组件带动太阳能板沿着弧形轨道移动以聚焦太阳光的示意图。
图4为本发明太阳能装置包含注满液体的空心透光球体、弧形轨道、移动组件与太阳能板的第二实施例示意图。
图5为本发明第二实施例的移动组件带动太阳能板沿着弧形轨道移动以聚焦太阳光的示意图。
图中各附图标记说明如下：
1A......球形聚光体        11......液体            2......弧形轨道
3......移动组件           4......太阳能板         5......太阳
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
图2显示了本发明太阳能装置的第一实施例，包括有一球形聚光体1、一弧形轨道2、一移动组件3与至少一太阳能板4；其中，第一实施例所示的球形聚光体1是一种实心的可透光球体，其可使用玻璃、PU、压克力等可透光材料制造，球体的直径依所需聚光的表面积而定。所述弧形轨道2的各点与该球形聚光体1中心点的距离相同；即，弧形轨道2是以球形聚光体1的中心为圆心，并以一特定半径所构成的弧形。太阳能板4固定地设于移动组件3上。所述移动组件3为一种设有动力装置的载体，其动力来源可由马达提供，并在移动组件3配置能在弧形轨道2上滚动的滚轮；移动组件3利用计算机程序的规划与设计，依据所在地已知的太阳白昼期间的东升西落移动规律而带动移动组件3以特定速度沿着弧形轨道2移动，或可设置一习知的太阳追踪器，控制移动组件3追踪太阳白昼期间的东升西落路径，使聚光的焦点始终落于移动组件3上的太阳能板4表面。
另外，由于地球是以倾斜23.5°的角度绕着太阳公转，致使太阳相对于地球的移动会随季节变换而改变，从而改变太阳光照射到地球的角度(夏季直射北半球，冬季直射南半球)。因此，为了在季节变换时获得直射的太阳光，本发明可以将所述弧形轨道2设于一另一轨道上，从而可依据季节而调整弧形轨道2的方位，始终保持让太阳光通过球形聚光体1后聚焦于太阳能板4。
如上所述第一实施例的太阳能装置，体积与重量均较大的球形聚光体1被固定不动，当太阳5发射的太阳光穿过球形聚光体1时，会受到球形聚光体1折射而聚光，并使焦点聚集在太阳能板4上；而太阳移动过程中，移动组件3被驱动以适当的速度沿着弧形轨道2移动(如图3所示)，使聚光的焦点始终落于太阳能板4上。
图4显示了本发明太阳能装置的第二实施例，包括有一空心的球形聚光体1A、一弧形轨道2、一移动组件3与至少一太阳能板4；其中，空心的球形聚光体1A可使用玻璃、PU、压克力等可透光材料制造，并在球形聚光体1A内注满具备良好光可穿透性的液体11(例如纯水)；球形聚光体1A的直径依所需聚光的球体表面积来决定。所述弧形轨道2的各点与该球形聚光体1A中心点的距离相同；即，弧形轨道2以球形聚光体1A的中心为圆心，并以一特定半径所构成的弧形。太阳能板4固定地设于移动组件3上。所述移动组件3与前述第一实施例相同，均为一种设有动力装置的载体，并在移动组件3配置能在弧形轨道2上滚动的滚轮；移动组件3利用计算机程序的规划与设计，依据所在地已知的太阳在白昼期间的东升西落移动规律而带动移动组件3以特定速度沿着弧形轨道2移动，或可设置一习知的太阳追踪器，控制移动组件3追踪太阳白昼期间的东升西落路径，使聚光的焦点始终落于移动组件3上的太阳能板4表面。
如上所述第二实施例的太阳能装置，当太阳5发射的太阳光穿过球形聚光体1A时，会受到球形聚光体1A本身及液体11折射而聚光，并使焦点聚集在太阳能板4上；而太阳移动过程中，移动组件3被驱动以适当的速度沿着弧形轨道2移动(如图5所示)，使聚光的焦点始终落于太阳能板4上。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (6)

1.一种太阳能装置，包括：
一球形聚光体；
一弧形轨道，该轨道的各点与该球形聚光体中心点的距离相同；
一移动组件，设于该弧形轨道，该移动组件可被驱动随着太阳白昼期间东升西落的移动路径而沿着该弧形轨道移动；
至少一太阳能板，设于该移动组件，且该太阳能板面向该球形聚光体，配合所述移动组件的移动速度，使太阳光通过该球形聚光体后聚焦于该太阳能板上。
2.如权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于，所述球形聚光体为一实心的玻璃球体。
3.如权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于，所述球形聚光体为一实心的聚胺脂球体。
4.如权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于，所述球形聚光体为在一空心的透光球体内部注满液体。
5.如权利要求4所述的太阳能装置，其特征在于，所述空心的透光球体为透明的聚胺脂材料。
6.如权利要求4所述的太阳能装置，其特征在于，所述空心的透光球体为透明的玻璃材料。
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