CN202067804U - 浮力式承载机构及使用该结构的太阳能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种包括浮力式承载结构与至少一个太阳能面板所组成的太阳能装置，其中太阳能面板设置于承载结构上，并位于水面上。浮力式承载结构进一步由承载平台、伸缩柱所组成，而伸缩柱具有固定于水面下的固定端，与连接承载平台的连接端，其中连接端适于相对固定端活动，以随着水面升降而改变与固定端之间的距离。

Description

浮力式承载机构及使用该结构的太阳能装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能装置，特别是涉及一种浮力式承载结构及使用该结构的、可随水面升降的太阳能装置。

背景技术

在讲求绿色能源的今天，利用太阳能来提供电源是相当重要而常见的作法，简单来说，太阳能转换的作法是透过太阳芯片上半导体来吸收日照并形成电压降，进而将光能转换为电能。由于太阳能的转换效率有限，因此太阳能面板的收集面积必须相当大，对于地狭人稠的地区而言，广泛设置太阳能面板的作法便相当不易。再者，太阳能面板的设置，可能会受到外围建筑物的影响，导致其接收阳光的角度受到限制，且安装、固定的成本也相当高。

为此，现有技术提出了将太阳能面板设置在贴近水面的方式，也就是将太阳能面板装设在水面上，从而提高空间的使用。

然而，当前的浮动式太阳能发电是使用锚或重物，固定承载太阳能面板的浮台在水面下的位置，或将太阳能面板透过基桩而固定在高于最高水面。为了便于后续的说明，以下均假设浮动式太阳能板被应用于水面高度会发生变化的水池，但是在实际情形下，使用浮动式太阳能板的水域并不以此为限。

以下利用第一图(a)与第一图(b)来说明在使用现有技术所提供的浮动式太阳能板时，可能产生的问题，并假设这些图中的池面水位相对于水池底部的高度均可能产生变化。

请参见第一图(a)，一种现有技术将太阳能面板透过浮台的使用而漂浮于水面的示意图。在第一图(a)中的浮台10是使用锚12来固定其与太阳能面板11在水面上的位置。采用此种作法时，即便锚12在水池底部16的位置保持在定点，但是用来连接锚12与浮台10间的绳索却可能跟着池面水位15的高低变化而浮动，导致此种作法在水位变化差异较大的水域中的固定效果较差。

请参见第一图(b)，为另一种现有技术将太阳能面板透过基桩柱与浮台的搭配使用而漂浮于水面定点的示意图。根据第一图(b)，此种作法是先提供一根基桩柱13，将基桩柱13的一端固定于水池底部16，然后再将承载太阳能面板的浮台10固定于基桩柱13上。但是，由于基桩柱13是凸出于浮台10而高于太阳能面板11所在的平面，因此当太阳光斜向照射太阳能面板11时，基桩柱13的影子会遮蔽住部分的太阳能面板11，因而减少太阳能面板11可收集太阳光的面积。由此可知，目前在水面上架设太阳能面板11的作法仍有缺点。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的一个目的就是提供一种太阳能装置，透过浮力式承载结构的使用，让太阳能面板在设置于水池的定点的同时，仍能随着水位升降，以确保其恒浮于水面上。

本实用新型的另一目的就是在于提供一种浮力式承载结构，以将承载物固定于水池的定点的同时，令承载物仍可随着水位升降，以确保承载物恒浮于水面上。

本实用新型提出一种太阳能装置，包括浮力式承载结构以及至少一个太阳能面板。浮力式承载结构包括承载平台以及伸缩柱，其中伸缩柱具有固定端与连接端，且固定端是固定于水面下，连接端则是连接至上述承载平台，并适于相对固定端活动，以随着水面升降而改变连接端与固定端之间的距离。承载平台则是用以承载太阳能面板，以使其位于水面上。

在本实用新型的一个实施例中，上述伸缩柱包括固定套筒及活动柱，其中固定套筒具有上述固定端及开口端，活动柱则是设于固定套筒内并具有上述连接端以及底端。而且，活动柱可因应水面升降而在垂直于水面的方向上相对于固定套筒移动。

在本实用新型的一个实施例中，上述太阳能装置包括过滤组件，设置于上述固定套筒的上述开口端。

在本实用新型的一个实施例中，上述活动柱的上述底端的直径大于上述固定套筒的上述开口端的内径。

在本实用新型的一个实施例中，上述活动柱的上述底端具有第一凸缘，沿垂直上述活动柱的方向而突出，且上述固定套筒的上述开口端具有第二凸缘，沿垂直上述固定套筒的方向而朝内突出，当上述活动柱相对上述固定套筒移动时，适于借由上述第一凸缘与上述第二凸缘相抵而限制上述活动柱的上述底端的活动范围。

在本实用新型的一个实施例中，上述承载平台包括多个附加电路板以及串接组件，其中附加电路板是用以承载上述太阳能面板，串接组件则是用以串接这些附加电路板。

在本实用新型的一个实施例中，上述串接组件包括钢索。

在本实用新型的一个实施例中，上述太阳能装置包括至少一个支撑架，且此支撑架包括多根支柱，设置于上述之太阳能面板与上述的承载平台间。

在本实用新型的一个实施例中，上述支柱的长度彼此不同。

在本实用新型的一个实施例中，上述承载平台包括至少一个附加电路板以及至少一个浮力组件，其中附加电路板是用以承载上述太阳能面板，浮力组件则是设置于上述附加电路板下方而浮于上述水面上。

本实用新型的技术方案是另提出一种浮力式承载结构，包括承载平台以及伸缩柱，具有固定端与连接端，其中上述固定端固定于水面下，上述连接端连接上述承载平台，并适于相对上述固定端活动，以随着上述水面升降而改变上述连接端与上述固定端之间的距离。

在本实用新型的一个实施例中，上述伸缩柱包括固定套筒以及活动柱，其中固定套筒具有上述固定端及开口端，活动柱则是设于上述固定套筒内并具有上述连接端以及底端。而且，活动柱适于因应上述水面升降，而在垂直于上述水面方向上相对于上述固定套筒移动。

在本实用新型的一个实施例中，上述浮力式承载结构包括过滤组件，设置于上述固定套筒的上述开口端。

在本实用新型的一个实施例中，上述活动柱的上述底端的直径大于上述固定套筒的上述开口端的内径。 

在本实用新型的一个实施例中，上述活动柱的上述底端具有第一凸缘，沿垂直上述活动柱的方向而突出，且上述固定套筒的上述开口端具有第二凸缘，沿垂直上述固定套筒的方向而朝内突出，当上述活动柱相对上述固定套筒移动时，适于借由上述第一凸缘与上述第二凸缘相抵而限制上述活动柱的上述底端的活动范围。

在本实用新型的一个实施例中，上述的承载平台包括多个附加电路板以及用以串接这些附加电路板的串接组件。

在本实用新型的一个实施例中，上述串接组件包括钢索。

在本实用新型的一个实施例中，上述承载平台包括至少一个附加电路板以及至少一个浮力组件，其中浮力组件是设置于上述附加电路板下方而浮于上述水面上。

本实用新型的技术效果是：本实用新型的浮力式承载结构，由于伸缩柱的连接端与固定端间的距离，可以随着水面升降而改变，因此连接于伸缩柱上方的承载平台也连带的因应水面高度的升降调整而改变高度，以将承载物固定于水池的定点的同时，令承载物仍可随着水位升降，以确保承载物恒浮于水面上。

本实用新型的太阳能装置，透过本实用新型浮力式承载结构的使用，让太阳能面板在设置于水池的定点的同时，仍能随着水位升降，以确保其恒浮于水面上。

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1 (a)是一种现有技术将太阳能面板透过浮台的使用而漂浮于水面的示意图。

图1 (b)是另一种现有技术将太阳能面板透过基桩柱与浮台的搭配使用而漂浮于水面定点的示意图。

图2 (a)是本实用新型所提出利用浮力式承载结构，随着水面升降而改变太阳能面板高度的太阳能装置的立体图。

图2 (b)是本实用新型所提出利用浮力式承载结构，随着水面升降而改变太阳能面板高度的太阳能装置的侧视图。

图3(a)是本实用新型所提出的利用环状构造作为活动柱底端的第一凸缘的俯视图。

图3 (b)是本实用新型所提出的利用环状构造作为固定套筒开口端的第二凸缘的俯视图。

图4(a)是根据本实用新型而提出的第一种较佳实施例的伸缩柱的示意图。

图4 (b)是根据本实用新型而提出的第二种较佳实施例的伸缩柱的示意图。

图5是本实用新型所提出的浮力式承载结构在承载平台串接多个附加电路板与太阳能面板的示意图。

图6(a)是本实用新型所提出的太阳能装置在水位高度为第一水面高度的示意图。

图6(b)是本实用新型所提出的太阳能装置在水位高度为第二水面高度的示意图。

具体实施方式

本实用新型是以浮力式承载结构提供太阳能面板在水面上所需的支撑，且浮力式承载结构在固定太阳能面板于定点的同时，还可以配合水位改变高度，也不会造成太阳能面板遮阴的疑虑。以下将举实施例说明。

图2(a)是本实用新型所提出利用浮力式承载结构，随着水面升降而改变太阳能面板高度的太阳能装置的立体图。太阳能装置200包含浮力式承载结构210与太阳能面板21，以利用太阳能面板21将光能转换为电能。当然，太阳能面板21的个数并不需要被限定，在转换效率较佳、太阳能面板21个数较多时，太阳能面板21所提供的电能也相对较多。

依据本实用新型的作法，提供了搭配太阳能面板21使用的浮力式承载结构210，因此各种太阳能面板21的构造与形式并不需要被限定，举例来说：太阳能面板21所使用的太阳芯片可以是单晶式（single-crystal silicon）硅芯片，或多晶式（multi-crystalline silicon）硅芯片等。再者，太阳能装置200还可以搭配电源转换器使用，将电能由直流电力转换为交流电力。

图2(b)是本实用新型所提出利用浮力式承载结构，随着水面升降而改变太阳能面板高度的太阳能装置的侧视图。根据图2(b)，本实用新型所采用的浮力式承载结构210包含承载平台20与伸缩柱23，其中承载平台20被用来承载太阳能面板21，而伸缩柱23则带动承载平台20随着水面的高度变化而升降，以下分别就承载平台20与伸缩柱23的构造与操作方式说明。

本实施例的承载平台20包含至少一个附加电路板201与至少一个浮力组件25。附加电路板201的用途是承载太阳能面板21，而浮力组件25设置于附加电路板20下方而浮于水面上。透过浮力组件25的使用，支撑太阳能面板21所需的支撑力将可以被分担，而不仅仅由伸缩柱23来支持。正因为浮力组件25的选用仅是为了提供浮力而分担太阳能面板21的重量，因此浮力组件25的个数、材质与外观并不需要被限定。

另一方面，根据本实用新型的构想，透过伸缩柱23的使用，除了将承载平台20的位置固定于定点外，还可随着水面升降而改变承载平台20相对于水池底部的高度。

更进一步说明伸缩柱23的详细构造时，可以看出，伸缩柱23具有固定端231b与连接端232a，其中连接端232a可相对固定端231b活动，藉以随着水面升降而改变其与固定端231b之间的距离。当然，若水面高度维持平稳时，则连接端232a与固定端231b之间也会维持一定的距离。

本实用新型主要将伸缩柱23区分为固定套筒231与活动柱232两个部分。活动柱232设于固定套筒231内，并且可以因应水面升降而在垂直于水面的方向上相对于固定套筒231移动。

固定套筒231具有固定端231b与开口端231a，且固定端231b被固定于水面下。固定套筒231的底部透过固定端231b而固定，而开口端231a与固定套筒231的中空部分则用来提供活动柱232进行上下移动所使用。

此外，活动柱232则具有连接端232a及底端232b，连接端232a被用来连接至承载平台20，并突出于固定套筒231的开口端231a，底端232b则因应水面的高低变化，在固定套筒231的固定端231b与开口端231a之间移动。也即，活动柱232的底端232b的活动范围被限制在固定套筒231的固定端231b与开口端231a之间。

依据本实用新型的构想，在活动柱232的底端232b设置有第一凸缘2321，沿垂直活动柱232的延伸方向而突出。另一方面，固定套筒231的开口端231a则设置有第二凸缘2311，沿垂直固定套筒231的延伸方向而朝内突出。

由于活动柱232会在固定套筒231的中空部分来回移动，在活动柱232相对固定套筒231移动的过程中，当活动柱232的底端232b移动到接近固定套筒231的开口端231a时，活动柱232底端232b的第一凸缘2321，与固定套筒231的开口端231a的第二凸缘2311，将彼此相抵住而限制了活动柱232继续往上移动，藉以控制活动柱232的可能移动范围，避免活动柱232与固定套筒231脱离。。

图3(a)是本实用新型所提出的利用环状构造作为活动柱底端的第一凸缘的俯视图。而图3(b)是本实用新型所提出的利用环状构造作为固定套筒开口端的第二凸缘的俯视图。

在图3(a)中，活动柱232的直径为d4，而设置在活动柱232底端的第一凸缘2321，沿垂直活动柱232的延伸方向而突出，包含了第一凸缘2321的直径为d3，且d3>d4。

在图3(b)中，固定套筒231的外径为d1，且设置在固定套筒231内侧的第二凸缘2311的宽度为T，由此可知开口端231a的内径d2=d1-2T。

更进一步将图3(a)配合图3(b)来看，可以看出，活动柱232的第一凸缘2321的直径d3是大于固定套筒231的开口端231a的内径d2（d3>d2），因此当活动柱232往固定套筒231的相对上方移动时，活动柱232的第一凸缘2321与固定套筒231的第二凸缘2311会互相抵住，避免活动柱232从固定套筒231内松脱。

尽管上述图3(a)与图3(b)是以环状构造的第一凸缘2321与第二凸缘2311举例，但在实际应用时，第一凸缘2321与第二凸缘2311也可以分别是多个彼此间隔的弧形凸出结构，且第一凸缘2321的弧形凸出结构的尺寸大于第二凸缘2311的弧形凸出结构间的间隙。因此，即使活动柱232因受到水流或其他作用力而相对固定套筒231转动并向上移动时，第一凸缘2321仍会抵于第二凸缘2311，以避免活动柱232与固定套筒231分离。

透过活动柱232的使用，可让太阳能面板21的高度能够随着水面高度的变化而弹性调整。而设置于定点的固定套筒231则解决了现有技术使用锚、重物固定浮台的不足，利用两者的组合来支撑承载平台20的作法，也改善了现有技术使用固定基桩柱所导致的遮荫现象。

图4(a)是根据本实用新型而提出的第一种较佳实施例的伸缩柱的示意图。为便于说明，以图3(a)与图3(b)所示的组合作为举例，但以其他方法所搭配的替代作法也可被使用。如前所述，由于固定套筒231的内部在邻近开口端231a处设置有第二凸缘2311，使得第一凸缘2321的直径d3大于开口端231a的内径d2（d3>d2），因此当活动柱232在固定套筒232内向上移动时，活动柱232的第一凸缘2321会与固定套筒231的第二凸缘2311互相抵住，进而避免活动柱232与固定套筒231分离。

图4(b)是根据本实用新型而提出的第二种较佳实施例的伸缩柱的示意图。在此实施例中，活动柱232为锥柱体，也就是说，活动柱232的直径是自连接端232a往底端232b逐渐变大，且固定套筒232的内径d4是大于或等于活动柱232的底端232b的直径d3。这样一来，可使活动柱232易于在固定套筒232内活动。但是由于活动柱232的底端232b的直径d3大于固定套筒232的开口端231a的内径d2时，因此可避免活动柱232从开口端231a脱离至固定套筒232外。

附带一提的是，本实用新型在图4(a)与图4(b)所示的较佳实施例中，太阳能装置200还可进一步包含过滤组件233。提供过滤组件233的目的是为了防止异物落入固定套筒231与活动柱232之间的间隙，因此过滤组件233被设置于固定套筒231的开口端231a，避免影响活动柱232在固定套筒231内的上下移动。

图5是本实用新型所提出的浮力式承载结构在承载平台串接多个附加电路板与太阳能面板的示意图。由此图中可以看出，本实施例的承载平台20包含多个附加电路板201而可承载数目较多的太阳能面板21，且附加电路板201彼此之间可以透过串接组件27的使用而串接，藉以形成较大面积的承载平台20。以图5为例，此处的串接组件27为钢索，而串接组件27所设置的位置可以在附加电路板201之间或附加电路板201下方等。

再者，除了前述的浮力承载结构210与太阳能面板21外，本实施例的太阳能装置200还可以在承载平台20与太阳能面板21间设置支撑架24，其中支撑架24可以由多根支柱所组成。由于日照角度可能发生改变，因此透过使用长度不同的支柱所组成的支撑架24，可以调整太阳能面板21与承载平台20之间的倾斜角度。

举例来说，太阳能面板21与承载平台20之间可能包含四根支柱，其中的第一支柱24a、第二支柱24b较长，而第三支柱24c、第四支柱24d较短，也因此，太阳能面板21右侧边的高度较低，太阳能面板21左侧边的高度较高。

当日照方向发生改变时，这些支柱的长度可借由自动控制或手动调整的方式来调整，例如：将第一支柱24a、第二支柱24b的长度相对缩短，而第三支柱24c、第四支柱24d的长度相对延伸，进而改变太阳能面板21与承载平台20之间的倾斜角度。

图6(a)与图6(b)分别是本实用新型所提出的太阳能装置在水位高度为第一水面高度及第二水面高度的示意图。当水位高度由图6(a)的第一水面高度351上升至图6(b)的第二水面高度352，若水面高度继续维持在第二水面高度352，则活动柱232外侧的第一凸缘2321与固定套筒231内侧的第二凸缘2311互相抵住。

反之，当水位高度由第二水面高度352降低至第一水面高度351，也就是由图(b)的高水位降低而形成如图6(a)所示的相对较低的水位高度时，由于活动柱232可以相对于固定套筒231进行移动，因此活动柱将232随着水面的下降而下降，连带使得承载平台20与其上的太阳能面板21一并水面的下降而往下移动。

综上所述，根据本实用新型所提出的浮力式承载结构主要包含承载平台与伸缩柱。其中伸缩柱具有固定端与连接端，透过固定端的使用，伸缩柱被固定于水池底部，使浮力式承载结构在水池底部的位置并不因水位升降或水流方向而改变。此外，伸缩柱的连接端则用来连接承载平台，并适于相对固定端活动。

由于伸缩柱的连接端与固定端间的距离，可以随着水面升降而改变，因此连接于伸缩柱上方的承载平台也连带的因应水面高度的升降调整而改变高度。附带一提，虽然前述的较佳实施例是以太阳能面板的假设进行讨论，但在实际应用时，本实用新型所提出的浮力式承载结构还可进一步用来承载其他的装置，例如：因应水面升降的变化而调整高度的渔塭喂食器等。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然并非用以限定本实用新型，任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的权利要求以权利要求书所界定的范围为准。

Claims (18)

1.一种太阳能装置，其特征在于，包括：

一浮力式承载结构，包括：一承载平台；以及一伸缩柱，该伸缩柱包括一固定端与一连接端，其中所述固定端固定于一水面下，所述连接端连接承载平台，并适于相对所述固定端活动，以随着水面升降而改变所述连接端与所述固定端之间的距离；

以及至少一太阳能面板，设置于承载平台上，并位于水面上。

2.根据权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于，所述伸缩柱包括：

一固定套筒，包括所述固定端及一开口端；

以及一活动柱，设于所述固定套筒内并具有所述连接端以及一底端，该活动柱适于因应水面升降，而在垂直于该水面之方向上相对于所述固定套筒移动。

3. 根据权利要求2所述的太阳能装置，其特征在于，所述太阳能装置包括：一过滤组件，设置于所述固定套筒的开口端。

4.根据权利要求2所述的太阳能装置，其特征在于，所述活动柱的底端直径大于所述固定套筒开口端的内径。 

5. 根据权利要求4所述的太阳能装置，其特征在于，所述活动柱底端具有一第一凸缘，沿垂直该活动柱方向而突出，且所述固定套筒的开口端具有一第二凸缘，沿垂直该固定套筒方向而朝内突出，当所述活动柱相对所述固定套筒移动时，适于借由所述第一凸缘与所述第二凸缘相抵而限制所述活动柱的底端的活动范围。

6. 根据权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于，所述承载平台包括：

多个附加电路板，用以承载太阳能面板；

以及一串接组件，用以串接所述附加电路板。

7. 根据权利要求6所述的太阳能装置，其特征在于，所述串接组件包括钢索。

8. 根据权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于，所述太阳能装置包括至少一支撑架，该支撑架包括多根支柱，该支柱设置于所述太阳能面板与所述承载平台间。

9. 根据权利要求8所述的太阳能装置，其特征在于，所述这些支柱的长度彼此不同。

10. 根据权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于，所述承载平台包括：

至少一附加电路板，用以承载所述太阳能面板；

以及至少一浮力组件，设置于所述附加电路板下方而浮于水面上。

11.一种浮力式承载结构，其特征在于，该浮力式承载结构包括：

一承载平台；

以及一伸缩柱，具有一固定端与一连接端，该固定端固定于一水面下，该连接端连接所述承载平台，并适于相对所述固定端活动，以随着水面升降而改变所述连接端与所述固定端之间的距离。

12. 根据权利要求11所述的浮力式承载结构，其特征在于，所述伸缩柱包括：

一固定套筒，具有一固定端及一开口端；

以及一活动柱，设于所述固定套筒内并具有一连接端以及一底端，该活动柱适于因应水面升降，而在垂直于水面之方向上相对于所述固定套筒移动。

13. 根据权利要求12所述的浮力式承载结构，其特征在于，包括一过滤组件，设置于所述固定套筒的所述开口端。

14. 根据权利要求12所述的浮力式承载结构，其特征在于，所述活动柱底端的直径大于所述固定套筒开口端的内径。 

15. 根据权利要求14所述的浮力式承载结构，其特征在于，所述活动柱底端具有一第一凸缘，沿垂直所述活动柱方向突出，且所述固定套筒开口端具有一第二凸缘，沿垂直该固定套筒方向朝内突出，当所述活动柱相对固定套筒移动时，适于借由第一凸缘与第二凸缘相抵而限制所述活动柱底端的活动范围。

16. 根据权利要求11所述的浮力式承载结构，其特征在于，所述承载平台包括：

多个附加电路板；

以及一串接组件，用以串接所述的这些附加电路板。

17. 根据权利要求16所述的浮力式承载结构，其特征在于，所述串接组件包括钢索。

18. 根据权利要求11所述的浮力式承载结构，其特征在于，所述承载平台包括：

至少一附加电路板；

以及至少一浮力组件，设置于所述附加电路板下方而浮于水面上。

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