JP3139593U

JP3139593U - 太陽追従発電装置

Info

Publication number: JP3139593U
Application number: JP2007009395U
Authority: JP
Inventors: 林健峯; 林傳宜; 陳正民
Original assignee: 林健峯; 林傳宜; 陳正民
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2017-12-06

Abstract

【課題】本考案は、太陽位置を更に正確に追跡し更に多くの太陽光を太陽光電池に集め、太陽光電池に更に多くの太陽光を吸収させて更に多くの電量を変換させることを特徴とする太陽追従発電装置を提案する。
【解決手段】本考案は太陽追従発電装置に関するものであり、それはセンサユニットと太陽光電池の光採取性を改善し太陽軌跡シミュレーションユニットを設けたものである。本考案の太陽追従発電装置のセンサユニットは方向性光採取体を設け、太陽光電池には集光装置を設け、太陽追従発電装置本体には太陽軌跡シミュレーションユニットを設ける。これにより、本考案の太陽追従発電装置は更に太陽位置を正確に追跡し更に多くの太陽光を太陽光電池に集中させ、太陽光電池は更に多くの太陽光を吸収して更に多くの電量に変換することができる。
【選択図】図１

Description

本考案は特に、センサユニットと太陽光電池の集光性を改良し太陽軌跡シミュレーションユニットを設けた太陽追従発電装置に関するものである。

現在地球の石化燃料が徐々に欠乏している故、人々は積極的に、太陽光発電、風力発電、水力発電等の代替エネルギーを開発しており、その内の太陽光発電が最多開発となっている。太陽光発電は主に太陽光パネルを太陽に当て、太陽光電池が太陽光を吸収することによって電気エネルギーに変換するものである。また太陽光パネルにずっと太陽を当てる為、人々は太陽光パネルに追従装置を追加取り付け、太陽光パネルに持続的に太陽が当たるようにしている。

公知の追従装置は主に、感光性抵抗によって太陽光を追従しているが、感光性抵抗センサの誤差が非常に大きく、且つ公知の追従装置は光源性質及び日出位置を判断できない問題点がある。

よって、太陽追従発電装置に更に的確に太陽位置を追蹤させ、更に多くの太陽光を太陽光電池に集中させ、太陽光電池に更に多くの太陽光を吸収させて更に多くの電量に変換させることのできる太陽追従発電装置をいかに作り出すかが、本考案の積極的に開示しようとする課題である。

前述の公知の太陽追従発電装置の欠点に鑑み、本考案者はそれがまだ完全でないことを感じ、克服すべく智恵を絞り専心研究を続け、該産業において多年に渡り累積した経験によって、ついに一種の太陽追従発電装置を研究開発した。これにより、太陽位置を更に的確に追従し更に多くの太陽光を太陽光電池に集中させ、太陽光電池が更に多くの太陽光を吸収して更に多くの電量を変換する目的を達成する。

本考案の主な目的は、一種の太陽追従発電装置を提供することにあり、それは、センサユニットと太陽光電池の光採取性を改善し太陽軌跡シミュレーションユニットを設置することにより、センサユニットの光採取の正確性を高め、太陽位置を更に正確に追跡し更に多くの太陽光を太陽光電池に集め、太陽光電池に更に多くの太陽光を吸収させて更に多くの電量を変換させる目的を達成する。

前述目的を達成する為の本考案太陽追従発電装置は、追従ユニットと伝動ユニットと制御ユニットを含む。該追従ユニットは、盤体を備え、該盤体の一面には四つ以上且つ偶数のセンサユニット及び複数の太陽光電池を設けており、該センサユニットは二つずつを一直線に配置し、これらの直線は中心で交差し360度の円心角を均等に分割し、該センサユニットは二つずつの中心を中点としており、該センサユニットはそれぞれ太陽光電池センサまたは感光ダイオードセンサを備えており、該伝動ユニットは、その一端を盤体の別の一面に設け、別の一端を底座に設けており、該制御ユニットは、太陽光センサ回路によって追従ユニットが生成する信号を受信し、更に伝動ユニット回路によって伝動ユニットを制御して追従ユニットの追従角度を変更させる。これにより、本考案の太陽追従発電装置は、太陽位置を更に正確に追跡し更に多くの太陽光を太陽光電池に集め、太陽光電池に更に多くの太陽光を吸収させて更に多くの電量を変換させる。

本考案の太陽追従発電装置は、太陽位置を更に正確に追跡し更に多くの太陽光を太陽光電池に集め、太陽光電池に更に多くの太陽光を吸収させて更に多くの電量を変換させることを特徴とする。

本考案の目的、特徴、効果を十分に御理解戴く為に、後述の具体的な実施例及び添付図面により、本考案に詳細な説明を加える。説明は次のとおりである。

図１は、本考案の具体的な実施例図である。図に示すとおり、本考案の太陽追従発電装置は、追従ユニット１と伝動ユニット２と制御ユニット４と太陽軌跡シミュレーションユニット７と入力ユニット８を含む。その内の追従ユニット１は盤体１１を含み、該盤体１１の一面には四つのセンサユニット１２及び複数の太陽光電池１３を設ける。それらのセンサユニット１２は二つずつが一直線になっており、これらの直線は中心で交差し360度の円心角を均等に分けている。それらのセンサユニット１２は二つずつの中心を中点としており、センサユニット１２はそれぞれ太陽光電池センサ（または感光ダイオードセンサ）１２１を備えており、太陽光電池を直接利用してセンサとしコスト削減する。該伝動ユニット２は、その一端を盤体１１の別の一面に設け、別の一端を底座３に設ける。制御ユニット４は89C51チップ４１を備え、該89C51チップ４１は太陽光センサ回路５によって追従ユニット１が生成する信号を受信し、更に伝動ユニット回路６によって伝動ユニット２を制御し追従ユニット１の追従角度を変更させる。太陽軌跡シミュレーションユニット７はエフピージーエー（Field-Programmable Gate Array, FPGA）７１とデジタル信号プロセッサ（Digital Signal Processor, DSP）７２とメモリ７３を備える。該FPGA７１は該89C51チップ４１に接続し、該DSP７２と該メモリ７３は該FPGA７１に接続して太陽の軌跡をシミュレートする。入力ユニット８は全地球測位システム（Global Position System, GPS）８１（或いはキーボード８２）を備え、該GPS８１（或いはキーボード８２）によって該太陽追従発電装置の現在位置を該89C51チップ４１に入力し、更に該89C51チップ４１のディスプレイ９が入力信号を表示する。

本考案の太陽追従発電装置を動かした時、一方向上に二つずつが対称配置された太陽光電池センサ（或いは感光ダイオードセンサ）１２１が太陽光を吸収し電圧（或いは電流）に変換する。それらの電圧（或いは電流）信号は太陽光センサ回路５を経て89C51チップ４１に伝送され、該89C51チップ４１がそれらの電圧（或電流）信号の異なることを判断した時、更に伝動ユニット回路６によって伝動ユニット２を制御して追従ユニット１のある方向にある追従角度を電圧（或いは電流）信号が同様になるまで変更する。別方向の追従角度の調節もまた同様原理によって作動させ、最後に追従ユニット１を太陽に正確に向き合わせることにより、太陽光電池１３は最大量の太陽光を吸収することができる。

太陽軌跡シミュレーションユニット７は主に、太陽追従発電装置を補助し太陽の軌跡を追跡するものであり、太陽軌跡シミュレーションユニット７は、GPS８１（或いはキーボード８２）によって太陽追従発電装置の現在位置を89C51チップ４１に入力、該89C51チップ４１は更に現在位置を太陽軌跡シミュレーションユニット７のメモリ７３に伝送、FPGA７１はメモリ７３が記憶した位置に基づいて論理演算し、並びに、DSP７２の補助及び加速演算によって、その後、演算後に得られた太陽の軌跡を89C51チップ４１にリターンし追従角度の調節を助ける。早朝太陽がまだ昇っていない時、太陽軌跡シミュレーションユニット７は日出位置を予測し、まず先に追従ユニット１をその位置まで調節して後続する追従動作を用意する。また、太陽追従発電装置が追跡を行う過程においてその他の光源が存在するなら、太陽軌跡シミュレーションユニット７は太陽追従発電装置が正確な光源を追跡するのを助けることができる。

図２は本考案の実施例である集光装置の見取り図である。図に示すとおり、太陽光電池１３は更に集光鏡１３２と円筒体１３３と回転座体１３１を含む。該回転座体１３１はアルミ製であり、アルミ製盤体１１に螺入する。太陽光電池１３は回転座体１３１に設け、円筒体１３３の一端を盤体１１の一面に設け、且つ該太陽光電池１３を包囲し、該集光鏡１３２は該円筒体１３３のもう一端に設ける。ねじ山のある回転座体１３１は回転によって高低を調節でき、これにより太陽光電池１３を最良の集光位置に調節でき、最良の発電効率を獲得する。

図３に本考案の実施例におけるセンサユニットと集光装置の見取り図を示す。図に示すとおり、センサユニット１２はそれぞれ方向性光採取体１２５を備えており、該方向性光採取体１２５の一端には斜面開口１２５１を設け、該方向性光採取体１２５のもう一端には盤体１１の一面に設け太陽光電池センサ（或いは感光ダイオードセンサ）１２１を包囲し、二つずつが対称的に配置されている方向性光採取体１２５の斜面開口１２５１は互いに後ろ向きである。二つずつが対称的である太陽光電池センサ（或いは感光ダイオードセンサ）１２１が感知した電圧（或いは電流）の差異が小さい時、互いに後ろ向きになっている斜面開口１２５１の設計は差異を大きくすることができ、またそれらの太陽光電池センサ（或いは感光ダイオードセンサ）１２１に更に敏感に電圧（或いは電流）の差異を感知させ、更に追従ユニット１を更に正確な追従角度に調節させることにより、太陽光電池１３は最大量の太陽光を吸収できる。

図４に本考案実施例の伝動ユニット見取り図（１）を示す。図に示すとおり、伝動ユニット２は第一ステップモータ２１１と第二ステップモータ２２１と半円歯車２１とサポート台２３と歯車２２を含む。盤体１１の別の一面に垂直に該半円歯車２１が設けられ、サポート台２３の一端が半円歯車２１の一面に枢設され、第一ステップモータ２１１はサポート台２３に設けられており、第一駆動歯車２１２を駆動すると半円歯車２１が動かされて追従ユニット１の水平角度を変更し、サポート台２３のもう一端は歯車２２の中心に設けられ、該歯車２２の中心は底座３の一面に枢設され、第二ステップモータ２２１は底座３に設けられており、第二駆動歯車２２２を駆動すると歯車２２が動かされて追従ユニット１の円周角度を変更する。

図５は本考案実施例の伝動ユニットの見取り図（２）である。図に示すとおり、伝動ユニット２は四つの駆動缶体２４を別に備えることも可能であり、駆動缶体２４は油圧缶または気圧缶とし、並びにポンプ２６によって駆動され、それらの駆動缶体２４は底座３に設けられ追従ユニット１の重量を平均に分担しており、駆動缶体２４はそれぞれ伸縮棒２４１と第一自在継ぎ手２４２を備え、該伸縮棒２４１の一端は駆動缶体２４中に伸縮しており、該第一自在継ぎ手２４２は接続該盤体１１の別の一面及び該伸縮棒２４１の別の一端に連結し、それら伸縮棒２４１の伸縮により、追従ユニット１の追従角度を調節する。また、伝動ユニット２は更にサポート台２５を備えており、該サポート台２５は底座３に備えて追従ユニット１の中心を支え追従ユニット１の重量を分担しており、該サポート台２５はサポート棒２５１及び自在継ぎ手２５２を備え、該サポート棒２５１の一端は底座３に設け、該自在継ぎ手２５２はサポート棒２５１の別の一端及び盤体１１の別の一面に連結する。

図６に本考案実施例の伝動ユニットの見取り図（３）を示す。図に示すとおり、該伝動ユニット２は別に四つの駆動缶体２４を備え、それらの駆動缶体２４は油圧缶または気圧缶とし、並びにポンプ２６によって駆動される。それらの駆動缶体２４は底座３に設けられ追従ユニット１の重量を平均分担し、駆動缶体２４にはそれぞれ伸縮棒２４１と連結棒２４３と第一自在継ぎ手２４２と第二自在継ぎ手２４４を備える。該伸縮棒２４１の一端は駆動缶体２４中に伸縮しており、第一自在継ぎ手２４２は伸縮棒２４１の別の一端及び連結棒２４３の一端に連結し、該第二自在継ぎ手２４４は連結棒２４３の別の一端及び盤体１１の別の一面に連結、これらの伸縮棒２４１の伸縮及び連結棒２４３の調節によって、追従ユニット１は更に大きな追従角度を調節することができる。

前述したとおり、本考案は完全に実用新案の三条件である新規性、進歩性、産業利用可能性に符合する。新規性と進歩性について言えば、本考案は、センサユニットの光採取性の改善と太陽軌跡シミュレーションユニットの設置により、センサユニットの光採取の正確度を向上させ、更に太陽位置を正確に追跡し更に多くの太陽光を太陽光電池に集中させ、太陽光電池は更に多くの太陽光を吸収し更に多くの電量を変換する効果を達成する。産業利用可能性について言えば、本考案の関連製品を利用すると現在の市場需要を十分に満たすことができる。

本考案実施例の見取り図である。本考案実施例の集光装置の見取り図である。本考案実施例のセンサユニットと集光装置の見取り図である。本考案実施例の伝動ユニットの見取り図である。本考案実施例の伝動ユニットの他の見取り図である。本考案実施例の伝動ユニットのさらに別の見取り図である。

符号の説明

１追従ユニット
２伝動ユニット
３底座
４制御ユニット
５太陽光センサ回路
６伝動ユニット回路
７太陽軌跡シミュレーションユニット
８入力ユニット
９ディスプレイ
１１盤体
１２センサユニット
１３太陽光電池
２１半円歯車
２２歯車
２３サポート台
２４駆動缶体
２５サポート台
２６ポンプ
４１ 89C51チップ
７１エフピージーエー（FPGA）
７２デジタル信号プロセッサ（DSP）
７３メモリ
８１全球定位系統（GPS）
８２キーボード
１２１センサ
１２５方向性光採取体
１３１回転座体
１３２集光鏡
１３３円筒体
２１１第一ステップモータ
２１２第一駆動歯車
２２１第二ステップモータ
２２２第二駆動歯車
２４１伸縮棒
２４２第一自在継ぎ手
２４３連結棒
２４４第二自在継ぎ手
２５１サポート棒
２５２自在継ぎ手
１２５１斜面開口

Claims

追従ユニットと伝動ユニットと制御ユニットを含む太陽追従発電装置において、
該追従ユニットは盤体を備え、該盤体の一面には四つ以上且つ偶数のセンサユニット及び複数の太陽光電池を設けており、該センサユニットは二つずつを一直線に配置し、これらの直線は中心で交差し360度の円心角を均等に分割し、該センサユニットは二つずつの中心を中点としており、該センサユニットはそれぞれ太陽光電池センサまたは感光ダイオードセンサを備えており、
該伝動ユニットは、その一端を盤体の別の一面に設け、別の一端を底座に設けており、
該制御ユニットは、太陽光センサ回路によって追従ユニットが生成する信号を受信し、更に伝動ユニット回路によって伝動ユニットを制御して追従ユニットの追従角度を変更させることを特徴とする太陽追従発電装置。
前記太陽光電池はそれぞれ更に、集光鏡と円筒体と回転座体を含み、
該回転座体は盤体に螺入し、太陽光電池は回転座体に設け、該円筒体はその一端を盤体の一面に設け、且つ太陽光電池を包囲し、該集光鏡は円筒体のもう一端に設けることを特徴とする請求項１に記載の太陽追従発電装置。
前記センサユニットはそれぞれ更に方向性光採取体を備えており、該方向性光採取体の一端には斜面開口を設け、該方向性光採取体のもう一端は盤体の一面に設け太陽光電池センサまたは感光ダイオードセンサを包囲し、二つずつが対称的に配置されている方向性光採取体の斜面開口は互いに後ろ向きであることを特徴とする請求項１に記載の太陽追従発電装置。
前記伝動ユニットは、第一ステップモータと第二ステップモータと半円歯車とサポート台と歯車を含み、盤体の別の一面に垂直に該半円歯車を設け、サポート台の一端が半円歯車の一面に枢設され、第一ステップモータはサポート台に設けられており、第一駆動歯車を駆動すると半円歯車が動かされて追従ユニットの水平角度を変更し、サポート台のもう一端は歯車の中心に設けられ、該歯車の中心は底座の一面に枢設され、第二ステップモータは底座に設けられており、第二駆動歯車を駆動すると歯車が動かされて追従ユニットの円周角度を変更することを特徴とする請求項１に記載の太陽追従発電装置。
前記伝動ユニットは四つ以上且つ偶数の駆動缶体を備え、該駆動缶体は底座に設けられ追従ユニットの重量を平均に分担しており、駆動缶体はそれぞれ伸縮棒と第一自在継ぎ手を備え、該伸縮棒の一端は駆動缶体中に伸縮しており、該第一自在継ぎ手は該盤体の別の一面及び該伸縮棒の別の一端に連結することを特徴とする請求項１に記載の太陽追従発電装置。
前記伝動ユニットは四つ以上且つ偶数の駆動缶体を備え、該駆動缶体は底座に設けられ追従ユニットの重量を平均分担しており、駆動缶体にはそれぞれ伸縮棒と連結棒と第一自在継ぎ手と第二自在継ぎ手を備え、該伸縮棒の一端は駆動缶体中に伸縮しており、第一自在継ぎ手は伸縮棒の別の一端及び連結棒の一端に連結し、該第二自在継ぎ手は連結棒の別の一端及び盤体の別の一面に連結することを特徴とする請求項１に記載の太陽追従発電装置。
前記伝動ユニットは更にサポート台を備え、該サポート台は底座に設け追従ユニットの中心を支え追従ユニットの重量を分担しており、該サポート台はサポート棒及び自在継ぎ手を備え、該サポート棒の一端は底座に設け、該自在継ぎ手はサポート棒の別の一端及び盤体の別の一面に連結することを特徴とする請求項５に記載の太陽追従発電装置。
前記駆動缶体は油圧缶または気圧缶であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の太陽追従発電装置。
前記制御ユニットは89C51チップを備えており、該89C51チップは太陽光センサ回路によって追従ユニットが生成する信号を受信し、更に伝動ユニット回路によって伝動ユニットを制御して追従ユニットの追従角度を変更することを特徴とする請求項１に記載の太陽追従発電装置。
前記太陽追従発電装置は、更に太陽軌跡シミュレーションユニットを含み、該太陽軌跡シミュレーションユニットと89C51チップは接続し太陽の軌跡をシミュレートすることを特徴とする請求項９に記載の太陽追従発電装置。
前記太陽軌跡シミュレーションユニットは、エフピージーエー（Field-Programmable Gate Array, FPGA）と、デジタル信号プロセッサ（Digital Signal Processor, DSP）とメモリとを備え、該FPGAは89C51チップに接続し、該DSPと該メモリは該FPGAに接続することを特徴とする請求項１０に記載の太陽追従発電装置。
前記太陽追従発電装置は更に入力ユニットを含み、該入力ユニットは全地球測位システム（Global Position System, GPS）またはキーボードを備え、該GPSまたは該キーボードにより太陽追従発電装置の現在位置を89C51チップに入力することを特徴とする請求項１１に記載の太陽追従発電装置。
前記太陽追従発電装置は更にディスプレイを含み、該ディスプレイは89C51チップに接続することを特徴とする請求項１２に記載の太陽追従発電装置。