TW201011241A - Sun tracing device - Google Patents

Description

201011241 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種追日裝置，其係可藉由重力使已升起 的太陽能板自動地回復，而無須提供額外的動力。 【先前技術】 全球暖化問題日益嚴重，以環保節能為概念的產業已 成為眾所矚目的焦點，其中尤其是太陽能產業，由於和已 有完備基礎的半導體與面板產業具有相近的原料與製程 屬性，因而有充裕的技術與人才供應，成為高科技廠商投 入環保節能產業時的首選。 除了太陽能系統所採用的材料之外，太陽能源也容易 因為本身的特性而受到了一些限制，舉例來說，根據不同 的氣候變化、或太陽能系統所設置的位置不同、或在不同 的時間下，太陽能源的轉換效率均受到相當大的影響，因 〇 此，在現有的技術中，為降低此些環境的因素所造成的影 響，可在太陽能系統中搭載追日裝置，俾使太陽能系統中 的太陽能板可追蹤太陽方位的改變，進而有助於太陽能板 可吸收較多的光。 然而，欲使太陽能板對準太陽，所加裝的追日裝置必 須藉由額外輸入的電力或動力以做為驅動整個裝置的動 力來源，一般來說，搭載有追日裝置的太陽能系統必須耗 費其發電功率的5〜15%左右以驅動與其連結的追日裝 置，因此，為彌補因為追日裝置所消耗的電量，則必須增 6 201011241 加追日裝置中太陽能板的承載數量。 提供一種較為節能的追日裝置以提高整體太陽 月匕系、、先發電效率業已成為太陽能技術中相當重要的課題 【發明内容】 ❹ 罟L鏗 Γ上述課題’本發明之目的為提供—種追日裝 (升降)搭配微調(轉動及/或小幅升降) / 作，俾使裝設於追曰裝置上的太陽能板能更準確 地對準於太陽。 此低靶文平確 有鑑於上述課題，本發明之 置，豆择宙咖 , J风货裡迫日裝 /、係心與—光電轉換單元組裝 係能夠從升输Λ 追日裝置 日回復到原使狀態，因此可有效地 元的光電轉換效率 能量，進而提高整體光電轉換單 置’於土述課題，本發明之目的為提供-種追曰裝 /、’、以“電感應來全方位地驅動 與微調作動，細使衷置的粗調作動 移動的作動。《追日裝置可元全自動地執行追蹤太陽 為達上述目的，本發明提出一種追 有一動力單元，_Β+ 兵係包括 具有至少一升降件；一支撐板，承栽 轉換早7L ;以及—調節單元，其連結於動 一光 件與支撐板，動力置-1^ 故 疋的升降 WO 早元 則係用以改變切板的傾斜角度。 满即 7 201011241 其中，動力單元更與一容置單元實質連通，且動力單 元與容置單元内容置有一流體，其係流動於動力單元與容 置單元之間，此外，動力單元及/或容置單元更連結一外部 動力單元，藉以提供動力驅使流體自容置單元流動至動力 單元。是以，當外部動力單元驅動流體自容置單元流動至 動力單元後，而使得流體具有較高的能量，此時追日裝置 本身的重量可藉由動力單元的升降件（例如：藉由支撐 Ο 板、太陽能板或其他結構的重量牽引）以傳遞至具有高能 量的流體，俾使流體在受到追日裝置的重力作用下可自動 地自動力單元流回至容置單元内。 承上所述，本發明之一種追日裝置係透過重力單元以 升降調節單元的高度，並利用調節單元以微調支撐板的傾 斜角度。其中，藉由流體的流動以傳進行能量的轉換，使 得追曰裝置在升起後可利用其本身的重力作用以自動地 回復至初始狀態，因此在整個追日裝置追蹤太陽的過程中 ❹ 無須再額外施以動力。另外，更可藉由控制流體流動的狀 態（例如：速度、流量），俾使本發明的追日裝置可隨著 太陽移動的速度、角度變化以進行方位調整。與習知技術 相較，本發明的追日裝置的光電轉換單元可透過裝置本身 的重力作用（例如：支撐板、太陽能板或其他結構的重量 以壓縮重力單元）以使升起的重力單元逐漸回復至原始位 置，因此無須額外施以動力可達到節省能源卻又可同時兼 顧精準對位的目的。 8 201011241 f實施方式；] -種目式’說明依據本發明較佳實施例之 說明。冑置’/、中相同的元件將以相同的元件符號加以 ❹ ❿ 請同時參照圖1A、圖1B、圖2A、圖2B、圖 圖3B所示，其中圖1A__、圖2_2B與圖3A = 3B係分別為本發明揭露的一種追日裝置（搭載光 -1)在不同視角下的起始狀態（以日初狀： 與最終狀態(以黃昏為例)的結構示： 二:襄置2包含有一動力單元22、-支撐板26以 s即早7〇24’同時本實施例中所揭露的追曰裝置：更 包含有感應單元28;動力單元22具有至少—升降件， 支樓板26則係用以承載一光電轉換單元11 (例如：太陽 能板），調節單元24係連縣動力單元22的升降件22a 與支樓板26之間’且動力單元22可用以升降調節單元 24,而感應單元28控制調節單元24以轉動支撐板％，使 位於支樓板26上的光電轉換單元^能與太陽光（如圖中 虛線箭頭所示）持續維持最佳的接觸角度（例如：光電轉 換單元11與太陽光呈現彼此垂直的狀態）。 、更詳細來說’動力單元22更與—容置單元3()實質連 通，且動力單元22與該容置單元30内容置有一流體F， 其，流動於動力單元22與容置單元3〇之間，換言之動 力單元22的至少部分結構係連結於容置單元30，以本實 施例為例來說’動力單元22内具有—流體缸⑽，且此流 201011241 2 22b與容置單元3G相連通’是以，流體f係流動於 流體仏22b與容置單元30之間。 此外，流體F更可藉由提供一外部動力以自容置單元 3〇輸送（例如：泵）至動力單元22的流體虹η内，不 過，當流體F位在流體紅22b内時，則可僅藉由支樓板％ 與調節單元24本身的重量或其他結構的外加重量，以壓 縮在流體缸22b内之流體F (也就是重力的作用）使其自 動地自流體缸22b流動（例如：线漏）至容置單元3〇。 當然，上述的流體？可為液體、氣體或是兩者的組合； 而為了有效地㈣流體F自流體虹22b流動至容置單元3〇 的流動狀態（例如：速度、流量），更可藉由一闊體22c (例如.ip流閥、三向閥、球閥、控制閥等）以控制流 體F洩漏時的流動速度與流量。 另外’調節單元24更包含一連接件24c以及至少三軸 臂24a、24b’連接件24c連結於動力單元22的升降件22a， φ 軸臂24a、24b則係連結於連接件24c與支樓板26之間， 此些軸臂24a、24b的至少一端係位於相同平面且連結於支 撐板26的一表面，換言之，此些軸臂24a、24b與支撐板 26連結的一端係構成一共平面的結構。值得注意的是，部 分的軸臂24a係為可伸縮的結構者，而部分的軸臂2朴係 固定地頂抵於支撐板26,故當太陽所在的位置隨著季節而 有些微的變化時，軸臂24a、24b係可藉由伸縮不同長度以 微調支撐板26的傾斜角度，藉以使支撐板26上的光電轉 換單元1可更準確地對準於太陽。 201011241 此外，本實施例僅以三轴臂24a、24b為例說明，其中 二個轴臂24a、24b中有兩個轴臂24a係為可伸縮之結構 者，而另一軸臂24b則是以固定的方式頂抵於支撐板％， 不過頂抵於支撐板26的軸臂24b係具有可轉動的樞轴設 計’以搭配可伸縮軸臂24a在伸縮後可活動地轉動支樓板 26。當然，本實施例雖以轴臂24a為伸縮結構者、軸臂24b 為轉動結構者為例說明，不過上述的轴臂24a與軸臂24b ❺並不限定其作動的方式，另外，本發明所揭露的追日裝置 2也不限定為三軸臂的態樣。 上述的感應單元28係用以控制調節單元24轉動支撐 板26的角度，舉例而言’隨著四季的變換’太陽每天上 升的角度與位置會有些許的變化，為使光電轉換單元i的 光電轉換效率能達到最好的效果，藉由感應單元28的偵 測可計算出每一時刻下支撐板26的最佳旋轉角度，並獨 立地驅動調節單元24中軸臂24a的伸縮長度與軸臂24b ❹ 的傾斜角度，俾使支撐板20與太陽的角度能更精確地對 準。 再，為了將光電轉換單元i對準於太陽光，除了利用 上述的動力單元22外，同時可藉由感應單元28以控制三 軸臂24a、24b的伸縮或轉動，藉以微調支撑板％的傾斜 角度。詳言之，感應單元28可設置在支撐板26及/或光電 轉換單το 1的周邊及/或背表面，換句話說，感應單元28 必須设置在支撐板26及/或光電轉換單元i的至少一周邊 (例如：上、下、左、右四個方位）及/或背表面（舉例來 201011241 說，本發明的光電轉換單元1的背表面係朝向東方），以 全方位地感測太陽光的角度變化，舉例來說，當感應單元 28本身具有多個感應器（圖未顯示）時，設置於支樓板 26的其中一周邊與背表面時，太陽光自左方入射至光電轉 - 換單元1時，感應單元28左方的感應器可感應到太陽光， 但相對地’感應單元28右方的感應器則無法感應到太陽 光，此時左、右兩邊的感應器會驅動支撐板26以傾斜特 0 定角度，俾使光電轉換單元1與太陽光的入射角度能儘可 能維持在最佳的入射角度，此外，設置於支撐板26及/或 光電轉換單元1背表面的感應單元28則是可在曰初時感 應到第一道太陽光，並藉以致動整個追日裝置2的作動。 此外，上述雖以具有多個感應器的感應單元28為例 〃兒月，不過在實際的應用上，每一感應單元28亦可具有 單一個感應器，同時，上述的感應單元28更可同時設置 在支撐板26及/或光電轉換單元2的多個周邊。 ❹ 以下，則針對本發明的追日裝置2在不同時間下的使 用狀態來說明，圖1A、圖1B、圖2A、圖2B、圖3A以及 圖所示的結構態樣係為輔助說明，並非用以限制本發 明。 首先，在圖1A與圖1B中的追日裝置2係為追日裝置 2在起始狀態下（日初）的結構示意圖，換言之，也就是 在—天的開始時，由於太陽係始自東方升起，因此’此時 追曰裝置2上的支撐板26係朝向東方（也就是陽光入射 的方向，如圖中虛線箭頭所示），此時追日裝置2尚未開 12 201011241 始動作，其中沾法 動力單元22的升陁？係位在谷置單疋30内，換言之， 動力單元力尚件^係位於一最低位置，當然，由於 有相對應的動作開始動作，與其連結的調節單元24亦未 的感Π元升起後，由於設置於支樓板26背表面 應到第-道太於ί電轉換單元1的背表面)感 、 險先後便會驅動追日裝置2開始進杆你私 ❹ ❹ =元:2體二係利用外部動力以自容置單元3。輪送至動 的量越多時體^瓜内’當流體F輸送至流體虹22b 到所有〜’升降件瓜亦逐漸被帶動至較高的位置，直 均輸送到流體缸22b後(此時即可停止』 ^ 降件瓜係被升起至一最高位置，同時’連 it 22&的連接件24C亦一併被抬升，當然，於此 的二：I 24a、24b即與之連結的支撐板％均同時升起。 =在流肢22b的流體F受到重力的影響而逐漸流 動至谷置單元3㈣’升降件22a緩緩下降並帶動連㈣ c與—軸臂24a、24b 一併動作’因此當太陽已位在追曰 裝置2的上方，則如圖2A與圖2B所示，其係為追日裝置 2在使用狀態下（中午）的結構示意圖，為使設置於支樓 板26上的光電轉換單幻可對準於太陽，流⑽⑽内 藉㈣體22e的控制以適當的流速流動至 谷置早疋30，且此時的支雜26係由於升降件❿的降 下而呈現水平的狀態。當然:，為使太陽光照射至支樓板％ 上的光電轉鮮元1時具有較佳的人射角度，可利用設置 13 201011241 於支撐板26周邊的感應單元28以致動三軸臂24a、24b， 藉以微調支撐板26的傾斜角度。 接續，在圖3A與圖3B中的追日裝置2係為追日裝置 2在最終狀態下（黃昏）的結構示意圖，由於此時的太陽 位在西方，因此支撐板26上的光電轉換單元1係面對於 西方，不過，因為在流體缸22b内的流體F幾乎已經完全 流入至容置單元30，動力單元22的升降件22a已逐漸回 復至最低位置。 最後，當流體缸22b内的流體F已完全流入容置單元 30後，動力單元22的升降件22a便會回復至最低位置， 此時太陽已西下，感應單元28無法感應到太陽光所以調 節單元24中的三軸臂24a、24b —併停止於最終的位置（也 就是光電轉換單元1朝向西方的狀態，也就是如圖3A與 圊3B所示的狀態），直到翌日太陽又東昇時，設置於支撐 板26背表面的感應單元28將再次接受到陽光以致動追曰 Q 裝置2的作動（例如：啟動外部動力，像是泵，以將流體 F自容置單元30輸送至流體缸22b)。 再，本發明所揭露的追日裝置更包含有一風力保護單 元，連結於動力單元與調節單元，以使追日裝置在風速到 達一設定值後，可強制地將動力單元與調節單元回復至最 初的狀態，換言之，當風速過大而可能對追日裝置造成損 壞時，風力保護單元係會將儲存在流體缸内的所有流體快 速地洩漏至容置單元，俾使升降件迅速地降下而強制地將 調節單元與支撐板回復至最初狀態。 14 201011241 而當以上所述的光電轉換單元為太陽能板時，其係可 應用在聚光型太陽能板或平板型太陽能板，其中，由於聚 光型太陽能板本身的特殊結構設計，太陽與聚光型太陽能 板之間的角度係尤其顯得重要，不過，本發明所揭露的追 日裝置係可滿足角度誤差小於0.5度的嚴格要求，與習知 技術中僅能達到角度誤差為1度的規格而言，本發明的追 曰裝置確實具有相當優異的對準效果，也當然對於光電轉 換效率有相當明顯的提升。 承上所述，本發明之一種追日裝置係透過重力單元以 升降調節單元的高度，並利用調節單元以微調支撐板的傾 斜角度。其中，重力單元係藉由重力的作用以使流體藉由 本身的重量自較高位置逐漸洩漏至較低位置，因此在整個 追曰裝置追蹤太陽的過程中，無須額外施以動力，同時更 可藉由閥體以控制流體流動的狀態（例如：速度、流量）， 俾使本發明的追日裝置可隨著太陽移動的速度、角度變化 φ 以進行方位調整。 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離 本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均 應包含於後附之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 圖1A、圖1B為追日裝置在不同視角下的起始結構示 意圖； 圖2A、圖2B為追日裝置在不同視角下的使用結構示 15 201011241 意圖，及 圖3A、圖3B追曰裝置在不同視角下的最終結構示意 圖。 【主要元件符號說明】 1 :光電轉換單元 2 :追曰裝置 22 :動力單元 ❹22a :升降件 22b :流體缸 22c :閥體 24 :調節單元 24a、24b :軸臂 24c :連接件 26 :支撐板 0 28 :感應單元 30 :容置單元 F :流體 16

Claims (1)

1. 201011241 十、申請專利範圍： 1、一種追日裝置，包括： 動力單元，具有至少一升降件； 一支撐板，承載一光電轉換單元；以及 周節單元’其連結於該動力單元的該升降件與該支樓 . 板，s玄動力單元升降該調節單元，且該調節單元改變 該支推板的傾斜角度。 ® 2'^請專利範圍第1項所述之追日裝置，其中該動力 單=更與一容置單元實質連通，且該動力單元與該容 置單7G内容置有一流體，該流體流動於該動力單元與 該容置單元之間。 3 ^ ^申請專利範圍第2項所述之追日裝置，其中該動力 單凡及/或該容置單元更連結一外部動力單元，該外部 動力單元提供動力以驅使該流體自該容置單元流動至 該動力單元。 © 4、如中請專利範圍第2項所述之追日裝置，其中該流體 選自於液體、氣體及其組合。 5 如申請專利範圍第2項所述之追曰裝置，其中該動力 單70與該容置單元之間更設置一闊體，該閥體控制該 流體自該動力單元流動至該容置單元的流動狀態。 如申請專利範圍第1項所述之追日裝置，其中該調節 單元更包含： 一連接件’連結於該升降件；以及 至少三軸臂，連結於該連接件與該支撐板之間，該些 17 201011241 =臂的至少—端位於相同平面且連結於該支撐板的一 表面。 ^申请專利範圍第6項所述之追日裝置，其中該些轴 臂為可伸縮的結構者。 8、如申請專利範圍第6項所述之追日裝置 I臂的作動包纽性作誠轉動。 二轴 如申請專利範圍第1項所述之追日裝置，其更包含： 一風力保護單元，連結於該動力單元與該調節單元， 並在風速到達一設定值後強制致動該動力單元與該 調節單元。 、 如申凊專利範圍第1項所述之追曰裝置，其更包含： 感應單元，设置於該支撑板及/或該光電轉換單元的 至少一周緣及/或背表面，該感應單元控制該調節單 元以致動該調節單元。 如申請專利範圍第10項所述之追日裝置，其中該感 應單元為光電感應單元。 12、 、如申請專利範圍第1項所述之追日裝置，其中該光電 轉換單元為太陽能板。 13、 如申請專利範圍第12項所述之追日裝置，其中該太 陽能板為聚光型太陽能板或平板型太陽能板。 18