CN109088588A - 悬吊追日式太阳能发电设备 - Google Patents

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Abstract

一种悬吊追日式太阳能发电设备安装于一固定结构体上,并包括:一太阳能发电模块,用于将光能转换成电能;多个支撑结构,设置于太阳能发电模块的一顶部,且位于太阳能发电模块的顶部的一中间点的周围;多个悬吊索,这些悬吊索的多个中段部受这些支撑结构支撑,且各悬吊索的一第一端与一第二端分别连结至太阳能发电模块的一周边部位,使这些悬吊索对周边部位提供多个拉力来对抗太阳能发电模块弯曲;一中柱结构,枢接于太阳能发电模块的一底部的一中间部位,并且不对准于各所述支撑结构;以及一驱动机构,驱动太阳能发电模块相对于中柱结构转动。

Description

悬吊追日式太阳能发电设备
技术领域
本发明涉及一种太阳能发电设备,且特别涉及一种利用悬吊索来强化结构的悬吊追日式太阳能发电设备。
背景技术
太阳能发电是一种环保的发电方式,能将太阳的光能转换成电能,为了降低温室效应的恶化,太阳能发电已经是各国政府大力推行的发电方式。
传统的固定式太阳能发电设备的太阳能电池模块是固定在固定式框架上,且框架的四个角落是固定于建筑物或地面上,无法提供追日功能。传统的追日式太阳能发电设备的太阳能电池模块是固定在活动式框架上,且框架的四个角落受到支撑柱的支撑,通过改变支撑柱的高度,可以达到追日的效果。这种框架的支撑方式可以支撑较大面积的太阳能电池模块的组合,但是需要复杂的控制方式,且追日效果并不理想。当太阳能发电设备的面积加大时,对于活动式与固定式框架而言,使用的横梁的设置密度必须提高,以强化其结构,避免中间区域的变形,因而加重了太阳能发电设备的重量,且提高了装设成本。
因此,如何提供一种轻量化、结构强且大面积的太阳能发电设备,实为本案所欲解决的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种利用悬吊索来强化结构的悬吊追日式太阳能发电设备,其适用于追日式太阳能发电场合。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
本发明提供一种悬吊追日式太阳能发电设备,安装于一固定结构体上,并包括:一太阳能发电模块,用于将光能转换成电能;多个支撑结构,设置于太阳能发电模块的一顶部,且位于太阳能发电模块的顶部的一中间点的周围;多个悬吊索,这些悬吊索的多个中段部受这些支撑结构支撑,且各悬吊索的一第一端与一第二端分别连结至太阳能发电模块的一周边部位,使这些悬吊索对周边部位提供多个拉力来对抗太阳能发电模块弯曲;一中柱结构,中柱结构的一第一端安装于固定结构体上,中柱结构的一第二端枢接于太阳能发电模块的一底部的一中间部位,用于可转动地支撑太阳能发电模块,中间部位位于中间点的正下方,使各支撑结构不对准于中柱结构;以及一驱动机构,连接中柱结构及太阳能发电模块,用于驱动太阳能发电模块相对于中柱结构转动。
所述的多个悬吊索的其中一条与所述太阳能发电模块的所述顶部之间的一夹角介于2度与12度之间。
所述太阳能发电模块包括:一个十字轴,包括相枢接的一第一轴体及一第二轴体,所述第一轴体枢接至所述中柱结构;一个十字轴座,包括相互面对的一第一柱体与一第二柱体,所述第二轴体枢接至所述第一柱体与所述第二柱体;一框架结构,包括多个连接的梁柱,并安装至所述第一柱体与所述第二柱体;以及多个太阳能电池模块,安装于所述框架结构上。
所述支撑结构设置于所述框架结构上及/或设置于所述的多个太阳能电池模块的多个边缘部上。
所述的多个悬吊索的一部分或全部是位于所述框架结构的所述的多个梁柱的一部分的正上方。
所述的多个悬吊索的其中两条是位于所述太阳能发电模块的两条对角线的正上方,且所述的多个悬吊索的另一部分是位于所述框架结构的所述的多个梁柱的一部分的正上方。
所述的多个支撑结构的其中一者包括:一个十字形底部,安装于所述太阳能发电模块的四个相邻的太阳能电池模块的相邻角落上,且不遮蔽所述的多个太阳能电池模块中的多个太阳能电池;以及一支撑柱,安装于所述十字形底部上。
所述的多个悬吊索的其中一条的所述第一端与所述第二端连接于所述太阳能发电模块的一第一角落部位与一第三角落部位,所述的多个悬吊索的其中另一条的所述第一端与所述第二端连接于所述太阳能发电模块的一第二角落部位与一第四角落部位,且所述第一角落部位与所述第三角落部位的一连线为所述太阳能发电模块的一条对角线。
所述驱动机构包括:一第一卷线装置及一第二卷线装置,设置于所述中柱结构上或中;一第一线材,具有一连接至所述第一角落部位的第一端及一连接至所述第一卷线装置的第二端,所述第一线材可卷绕于所述第一卷线装置上;一第二线材,具有一连接至所述第二角落部位的第一端及一连接至所述第二卷线装置的第二端,所述第二线材可卷绕于所述第二卷线装置上;一第三线材,具有一连接至所述第三角落部位的第一端及一连接至所述第一卷线装置的第二端,所述第三线材可卷绕于所述第一卷线装置上;一第四线材,具有一连接至所述第四角落部位的第一端及一连接至所述第二卷线装置的第二端,所述第四线材可卷绕于所述第二卷线装置上,其中通过转动所述第一卷线装置及所述第二卷线装置的一者或两者,以调整所述太阳能发电模块的方位角度;及第一至第四弹性锚部,弹性地安装于所述固定结构体,并分别对应于所述第一至第四角落部位,所述第一线材至所述第四线材分别穿过所述第一至第四弹性锚部,以形成两个W形结构。
本发明的有益效果是:通过上述具体实施方式,可以利用质轻、体积小且成本低的悬吊索来强化太阳能发电模块的结构,使其不易于受到强风吹袭而产生弯曲,相当适用于追日式太阳能发电设备。
为让本发明的上述内容能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合附图,作详细说明如下。
附图说明
图1显示依据本发明第一实施例的悬吊追日式太阳能发电设备的前视示意图。
图2显示图1的十字轴的俯视图。
图3显示图1的十字轴、框架结构及中柱结构的俯视图。
图4显示图1的悬吊追日式太阳能发电设备的俯视图。
图5与图6显示支撑结构的固定方式的两个例子的剖面图。
图7与图8显示支撑结构的固定方式的另外两个例子的俯视图。
图9显示依据本发明第二实施例的悬吊追日式太阳能发电设备的前视示意图。
图10显示依据图9的悬吊追日式太阳能发电设备的立体示意图。
附图标号:F:拉力;1:悬吊追日式太阳能发电设备;2:固定结构体;10:太阳能发电模块;11:底部;12:中间部位;13:顶部;13M:中间点;14:周边部位;16:对角线;17:对角线;20:十字轴;21:第一轴体;22:第二轴体;31:第一柱体;32:第二柱体;40:框架结构;41:梁柱;45:太阳能电池模块;45C:角落;46:边缘部;47:间隙;50:中柱结构;51:第一端;52:第二端;60:支撑结构;61:十字形底部;62:支撑柱;70:悬吊索;71:中段部;72:第一端;73:第二端;100:驱动机构;111:第一角落部位;112:第二角落部位;113:第三角落部位;114:第四角落部位;131:第一卷线装置;132:第二卷线装置;150:第一线材;151:第一端;152:第二端;155:第二线材;156:第一端;157:第二端;160:第三线材;161:第一端;162:第二端;165:第四线材;166:第一端;167:第二端;181:限位元件;182:弹簧。
具体实施方式
图1显示依据本发明第一实施例的一悬吊追日式太阳能发电设备1的前视示意图。如图1所示,本实施例的悬吊追日式太阳能发电设备1安装于一固定结构体2上。固定结构体2譬如是建筑物或地面。悬吊追日式太阳能发电设备1包括一太阳能发电模块10、多个支撑结构60、多个悬吊索70、一中柱结构50以及一驱动机构100。
太阳能发电模块10用于将光能转换成电能,可以由多个太阳能电池模块所组成,其中各太阳能电池模块可以由多个太阳能电池串联及/或并联所组成。太阳能发电模块10的四个角落并没有固定在固定结构体2上,使得太阳能发电模块10的周边部分呈现悬空的状态,故需要悬吊索70的设置。
这些支撑结构60设置于太阳能发电模块10的一顶部13,且位于太阳能发电模块10的顶部13的一中间点13M的周围。在本例子中,支撑结构60不位于中间点13M上。
这些悬吊索70的多个中段部71受这些支撑结构60支撑(于本例子中是朝上支撑)。且各悬吊索70的一第一端72与一第二端73分别连结至太阳能发电模块10的一周边部位14,使这些悬吊索70对周边部位14提供多个拉力F来对抗太阳能发电模块10弯曲。因此,可以使得太阳能发电模块10的俯视面积加大,而不降低其强度,也不影响单位面积的发电效率。
在本实施例中,这些悬吊索70的其中一条与太阳能发电模块10的顶部13之间的一夹角介于2度与12度之间,较佳是介于4度与8度之间。在一例子中,当太阳能发电模块10的水平尺寸为4公尺时,支撑结构60的高度介于10至15公分之间。悬吊索70譬如是钢索、绳索等。在一例子中,悬吊索具有透光的性质,如此可以不遮蔽照射到太阳能发电模块10的光线。在另一例子中,悬吊索具有聚光的性质,可以将光线聚集到太阳能发电模块10上,提升发电效率。
中柱结构50的一第一端51安装于固定结构体2上,中柱结构50的一第二端52枢接于太阳能发电模块10的一底部11的一中间部位12,用于可转动地支撑太阳能发电模块10,中间部位12位于中间点13M的正下方,使各支撑结构60不对准于中柱结构50。不对准的好处是可以将多个支撑结构60所受到的下压力分散且提供稳定的效果,以免应力集中而造成不良的影响。驱动机构100连接中柱结构50及太阳能发电模块10,用于驱动太阳能发电模块10相对于中柱结构50转动。驱动机构100可以利用配合电机配合钢索、连杆、齿轮、齿条、链轮、链条等方式来实施,于此不作特别限制。
图2显示图1的十字轴的俯视图。图3显示图1的十字轴、框架结构及中柱结构的俯视图。图4显示图1的悬吊追日式太阳能发电设备的俯视图。如图1至4所示,太阳能发电模块10包括一个十字轴20、一个十字轴座30、一框架结构40以及多个太阳能电池模块45。
十字轴20包括相枢接的一第一轴体21及一第二轴体22,第一轴体21枢接至中柱结构50。十字轴座30包括相互面对的一第一柱体31与一第二柱体32,第二轴体22枢接至第一柱体31与第二柱体32。框架结构40包括多个连接的梁柱41,并安装至第一柱体31与第二柱体32。这些太阳能电池模块45安装于框架结构40上。值得注意的是,十字轴20与十字轴座30也可以被一个万向接头或球状接头(譬如图10)所替代。
图5与图6显示支撑结构的固定方式的两个例子的剖面图。每个或其中一个支撑结构60具有一个十字形底部61及一支撑柱62,支撑柱62设置于十字形底部61上。十字形底部61与支撑柱62可以是可分离的元件或一体成型的元件。在图5中,支撑结构60设置于这些太阳能电池模块45的多个边缘部46上,相邻的边缘部46之间形成有一间隙47。在图6中,支撑结构60设置于框架结构40上及这些太阳能电池模块45的多个边缘部46上,也就是有部分的十字形底部61穿过太阳能电池模块45之间的间隙而固定至框架结构40,而有部分的十字形底部61直接固定于边缘部46上。值得注意的是,支撑结构60也可以仅设置于框架结构40上,而穿过相邻的边缘部46的间隙或孔洞。
图7与图8显示支撑结构的固定方式的另外两个例子的俯视图。如图7所示,十字形底部61安装于太阳能发电模块10的四个相邻的太阳能电池模块45的相邻角落45C上,且不遮蔽这些太阳能电池模块45中的多个太阳能电池(参见图4),以避免降低日照面积。
图3与图4的俯视图是刚好可以重合的状态。如图3与4所示,这些悬吊索70的其中两条倾斜的悬吊索70是位于太阳能发电模块10的两条对角线16、17的正上方(所以在图5的俯视图中的悬吊索70与对角线16、17是重合的状态),且这些悬吊索70的另一部分(水平及垂直的悬吊索70)是位于框架结构40的这些梁柱41的一部分的正上方。值得注意的是,悬吊索70的数量可以适当删减。譬如,两条倾斜的悬吊索70可以被移除,此时,这些悬吊索70全部是位于框架结构40的这些梁柱41的一部分的正上方,在其他应用变化中,这些悬吊索70的一部分是位于框架结构40的这些梁柱41的一部分或全部的正上方。或者,水平及垂直的悬吊索70可以被移除。
图9显示依据本发明第二实施例的悬吊追日式太阳能发电设备的前视示意图。图10显示依据图9的悬吊追日式太阳能发电设备的立体示意图。本实施例类似于第一实施例,不同点处在于悬吊索70只有两条,且太阳能发电设备还包括许多实施细节。举例而言,这些悬吊索70的其中一条的第一端72与第二端73连接于太阳能发电模块10的一第一角落部位111与一第三角落部位113,这些悬吊索70的其中另一条的第一端72与第二端73连接于太阳能发电模块10的一第二角落部位112与一第四角落部位114,且第一角落部位111与第三角落部位113的一连线为太阳能发电模块10的一条对角线16,第二角落部位112与第四角落部位114的一连线为太阳能发电模块10的另一条对角线17。
再者,悬吊追日式太阳能发电设备1的驱动机构100包括一第一卷线装置131、一第二卷线装置132、一第一线材150、一第二线材155、一第三线材160、一第四线材165及第一至第四弹性锚部141至144。第一卷线装置131及第二卷线装置132设置于中柱结构50上或中。第一线材150具有一连接至第一角落部位111的第一端151及一连接至第一卷线装置131的第二端152。第二线材155具有一连接至第二角落部位112的第一端156及一连接至第二卷线装置132的第二端157。第三线材160具有一连接至第三角落部位113的第一端161及一连接至第一卷线装置131的第二端162。第四线材165具有一连接至第四角落部位114的第一端166及一连接至第二卷线装置132的第二端167。第一线材150与第三线材160可卷绕于第一卷线装置131上。第二线材155与第四线材165可卷绕于第二卷线装置132上。通过转动第一卷线装置131及第二卷线装置132的一者或两者,以调整太阳能发电模块10的方位角度,达成追日的效果。
第一至第四弹性锚部141至144譬如是通过弹簧182及避免弹簧182受力超过弹性限的限位元件181而弹性地安装于固定结构体2,并分别对应于第一至第四角落部位111至114,第一线材150至第四线材165分别穿过第一至第四弹性锚部141至144,以形成两个W形结构。
如此一来,当太阳能发电模块10的顶部的收光面(顶部13)与地面平行时,第一线材150与第二线材155正投影在收光面时,大致是与对角线16重合,而第三线材160与第四线材165正投影在收光面时,大致是与对角线17重合。因为在第一卷线装置131与第二卷线装置132卷动上述线材(譬如是绳索或钢索)时以调整太阳能发电模块10的方位角度时,会对第一角落部位111至第四角落部位114施以下拉力,而让太阳能发电模块10发生弯曲变形的情况,因此通过悬吊索70来对第一角落部位111至第四角落部位114施以上拉力,可以有效抵抗弯曲变形,强化太阳能发电模块10的结构,抵抗强风吹袭(第一至第三实施例都有此功能),这在太阳能发电模块10的尺寸越大时越有明显的助益。值得注意的是,两条悬吊索70的交叉点可以呈现完全活动、限制性活动或固定状态。
通过上述实施例,可以利用质轻、体积小且成本低的悬吊索来强化太阳能发电模块的结构,使其不易于受到强风吹袭而产生弯曲,相当适用于追日式太阳能发电设备。
在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用于方便说明本发明的技术内容,而非将本发明狭义地限制于上述实施例,在不超出本发明的精神及以下申请专利范围的情况,所做的种种变化实施,皆属于本发明的范围。

Claims (9)

1.一种悬吊追日式太阳能发电设备,安装于一固定结构体上,其特征在于,所述悬吊追日式太阳能发电设备包括:
一太阳能发电模块,用于将光能转换成电能;
多个支撑结构,设置于所述太阳能发电模块的一顶部,且位于所述太阳能发电模块的所述顶部的一中间点的周围;
多个悬吊索,所述的多个悬吊索的多个中段部受所述的多个支撑结构支撑,且各所述悬吊索的一第一端与一第二端分别连结至所述太阳能发电模块的一周边部位,使所述的多个悬吊索对所述周边部位提供多个拉力来对抗所述太阳能发电模块弯曲;
一中柱结构,所述中柱结构的一第一端安装于所述固定结构体上,所述中柱结构的一第二端枢接于所述太阳能发电模块的一底部的一中间部位,用于可转动地支撑所述太阳能发电模块,所述中间部位位于所述中间点的正下方,使各所述支撑结构不对准于所述中柱结构;以及
一驱动机构,连接所述中柱结构及所述太阳能发电模块,用于驱动所述太阳能发电模块相对于所述中柱结构转动。
2.如权利要求1所述的悬吊追日式太阳能发电设备,其特征在于,其中所述的多个悬吊索的其中一条与所述太阳能发电模块的所述顶部之间的一夹角介于2度与12度之间。
3.如权利要求1所述的悬吊追日式太阳能发电设备,其特征在于,其中所述太阳能发电模块包括:
一个十字轴,包括相枢接的一第一轴体及一第二轴体,所述第一轴体枢接至所述中柱结构;
一个十字轴座,包括相互面对的一第一柱体与一第二柱体,所述第二轴体枢接至所述第一柱体与所述第二柱体;
一框架结构,包括多个连接的梁柱,并安装至所述第一柱体与所述第二柱体;以及
多个太阳能电池模块,安装于所述框架结构上。
4.如权利要求3所述的悬吊追日式太阳能发电设备,其特征在于,其中所述支撑结构设置于所述框架结构上及/或设置于所述的多个太阳能电池模块的多个边缘部上。
5.如权利要求3所述的悬吊追日式太阳能发电设备,其特征在于,其中所述的多个悬吊索的一部分或全部是位于所述框架结构的所述的多个梁柱的一部分的正上方。
6.如权利要求3所述的悬吊追日式太阳能发电设备,其特征在于,其中所述的多个悬吊索的其中两条是位于所述太阳能发电模块的两条对角线的正上方,且所述的多个悬吊索的另一部分是位于所述框架结构的所述的多个梁柱的一部分的正上方。
7.如权利要求1所述的悬吊追日式太阳能发电设备,其特征在于,其中所述的多个支撑结构的其中一者包括:
一个十字形底部,安装于所述太阳能发电模块的四个相邻的太阳能电池模块的相邻角落上,且不遮蔽所述的多个太阳能电池模块中的多个太阳能电池;以及
一支撑柱,安装于所述十字形底部上。
8.如权利要求1所述的悬吊追日式太阳能发电设备,其特征在于,其中所述的多个悬吊索的其中一条的所述第一端与所述第二端连接于所述太阳能发电模块的一第一角落部位与一第三角落部位,所述的多个悬吊索的其中另一条的所述第一端与所述第二端连接于所述太阳能发电模块的一第二角落部位与一第四角落部位,且所述第一角落部位与所述第三角落部位的一连线为所述太阳能发电模块的一条对角线。
9.如权利要求8所述的悬吊追日式太阳能发电设备,其特征在于,其中所述驱动机构包括:
一第一卷线装置及一第二卷线装置,设置于所述中柱结构上或中;
一第一线材,具有一连接至所述第一角落部位的第一端及一连接至所述第一卷线装置的第二端,所述第一线材可卷绕于所述第一卷线装置上;
一第二线材,具有一连接至所述第二角落部位的第一端及一连接至所述第二卷线装置的第二端,所述第二线材可卷绕于所述第二卷线装置上;
一第三线材,具有一连接至所述第三角落部位的第一端及一连接至所述第一卷线装置的第二端,所述第三线材可卷绕于所述第一卷线装置上;
一第四线材,具有一连接至所述第四角落部位的第一端及一连接至所述第二卷线装置的第二端,所述第四线材可卷绕于所述第二卷线装置上,其中通过转动所述第一卷线装置及所述第二卷线装置的一者或两者,以调整所述太阳能发电模块的方位角度;及
第一至第四弹性锚部,弹性地安装于所述固定结构体,并分别对应于所述第一至第四角落部位,所述第一线材至所述第四线材分别穿过所述第一至第四弹性锚部,以形成两个W形结构。
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