TWI589820B

TWI589820B - Solar tracking system traction device fixed structure

Info

Publication number: TWI589820B
Application number: TW103106181A
Authority: TW
Inventors: jia-qing Luo
Original assignee: Big Sun Energy Tech Inc; Luo Chia Ching
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2017-07-01
Also published as: TW201533407A; JP2015163045A; JP5890458B2

Description

太陽能追日系統之牽引裝置固定結構

【0001】

　　本發明係有關於一種太陽能追日系統之牽引裝置固定結構；特別是指一種應用撓性牽引裝置驅動太陽電池模組（photovoltaic module）或太陽能轉換機制的集光系統，組合設置有輔助固定結構之手段者。

【0002】

　　應用太陽能集熱模組和發電模組來收集太陽熱能，並轉換成電能供民生和工業系統使用之的太陽能裝置，係已為習知技藝；例如，US 2010 / 0180883 A1「Actuated feedforward controlled solar tracking system」、KR 10-1085172「太陽跟蹤裝置」專利案等，係提供了典型的實施例。

【0003】

　　基本上，該KR 10-1085172一案揭示了直接埋設在地底的基柱和設置在基柱上的水平追蹤裝置、集光板；水平追蹤裝置組合至少一油壓缸促動器；以及，油壓缸促動器樞接集光板。配合檢測旋轉角的編碼器、檢測旋轉方位角基準位址的光耦合器和主控制部，使水平追蹤裝置和油壓缸促動器驅動集光板運動。

【0004】

　　該US 2010 / 0180883 A1一案揭示了基柱和設置在基柱上的集光板；基柱底部設置了十字型底座；以及，在集光板和十字型底座間配裝了複數個油壓缸促動器。配合儲存各項參數或數據的電腦控制平台，使油壓缸促動器驅動集光板隨太陽位址產生不同方向或角度傾斜。

【0005】

　　可了解的是，為了穩定負載或支撐整個集光系統，該十字型底座必須具有足夠大的面積或體積；相對的，也使重量變得比較重。就像那些熟習此技藝的人所知悉，這會增加整個太陽能集光系統在運輸和裝配作業方面的困難。

【0006】

　　習知技藝也已揭示了一種應用撓性索牽引集光板運動的技術手段；例如，台灣第86211611號「可倒式太陽能暨風力發電裝置」、第94211215號「太陽電池支承盤之支撐裝置」專利案等，係提供了可行的實施例。這類太陽能集光系統使撓性索一端固定在集光板上，另一端繞過滑輪，然後繞設在一轉動輪上；該滑輪配合定駐裝置（例如，螺旋樁結構）固定在地面、底座或其他等效面之定位體，作為撓性索牽引運動的一個支點。配合太陽能集光系統的控制部驅動轉動輪，使撓性索牽引集光板產生不同方向或角度運動。

【0007】

　　一個有關這類太陽能追日或集光系統在結構設計和應用方面的課題是，當撓性索配合轉動輪，以該滑輪為支點牽引集光板運動時，集光板會對撓性索產生一反作用力，傳遞到滑輪。反作用力的垂直分力會產生拉扯滑輪離地的作用；反作用力的水平分力會迫使滑輪負載一側向位移的力量。因此，這太陽能追日系統在長時間使用後，該反作用力的垂直分力、水平分力會逐漸使定駐裝置和定位體間建立的固定機制產生鬆動，而造成牽引裝置操作時產生打滑或定駐裝置被拔出，影響牽引裝置驅動集光板的作用；而這種情形並不是我們所期望的。

【0008】

　　代表性的來說，這些參考資料顯示了有關太陽能追日或集光系統和其相關結合組件在使用和結構設計方面的情形。如果重行設計考量該太陽能追日系統或撓性牽引裝置和相關組件結構，以及上述的應用情形，使其不同於習用者，將可改變它的使用型態，增加它的應用範圍，而有別於舊法。

【0009】

　　例如，在具備有穩定負載或支撐整個集光系統的條件下，使習知技藝的底座必須具有足夠大的面積或體積、大重量、不利於運輸和裝配作業等情形，獲得明顯的改善；以及，進一步提供一固定結構來抵抗和阻止撓性牽引裝置和集光板在操作間可能產生的外力或反作用力拉扯固定機制，使固定機制產生鬆動，造成牽引裝置操作時打滑或破壞牽引裝置驅動集光板的作用等情形。而這些課題在上述的參考資料中均未被具體教示或揭露。

【0010】

　　爰是，本發明之主要目的即在於提供一種太陽能追日系統之牽引裝置固定結構，係提供一加強穩定的作用，阻止固定機制產生鬆動或被拔脫的情形。包括一基柱和設置在基柱上的集光板；至少一撓性牽引裝置連接集光板、固定部和基柱，以牽引集光板產生不同角度或方向運動。以及，該基柱一設定高度位置設有一連接桿，連接該固定部，使固定部連結基柱形成一整體狀態，共同或加強抵抗牽引裝置在經常性操作過程產生的垂直分力和水平分力。

【0011】

　　可行的實施例中，該連接桿連接在基柱設定高度位置和固定部之間的結構，使連接桿和一水平參考面之間具有一夾角。以及，複數個固定部配置在基柱周邊，固定部設有定駐裝置（例如，螺旋樁結構），使固定部固定在地面或其他等效面之定位體上；每一相鄰的固定部之間設置有一副桿，而和連接桿、基柱形成一連結型態。

【0012】

　　根據本發明之太陽能追日系統之牽引裝置固定結構，該撓性牽引裝置包括樞接集光板一第一區域的第一端、繞設通過固定部和驅動部的中間段和樞接集光板一第二區域的第二端。所述第一區域和第二區域係成對角位置。以及，該驅動部設置在基柱上，具有一馬達和馬達驅動的轉動輪，驅動該撓性牽引裝置帶動集光板產生不同方向或角度運動。

【0013】

　　根據本發明之太陽能追日系統之牽引裝置固定結構，該撓性牽引裝置的中間段和連接桿之間設有一彈性器，用以調整撓性牽引裝置的鬆緊度和吸收外部非預期的振動力量。

【0034】

10‧‧‧基柱

【0035】

11‧‧‧固定端

【0036】

12‧‧‧自由端

【0037】

13‧‧‧接合部

【0038】

20‧‧‧定駐裝置

【0039】

22‧‧‧樞接組

【0040】

23‧‧‧樞接部

【0041】

24‧‧‧主軸

【0042】

25‧‧‧副軸

【0043】

30‧‧‧集光板

【0044】

31‧‧‧第一區域

【0045】

32‧‧‧第二區域

【0046】

33‧‧‧第三區域

【0047】

34‧‧‧第四區域

【0048】

40‧‧‧固定部

【0049】

41‧‧‧第一固定部

【0050】

42‧‧‧第二固定部

【0051】

43‧‧‧第三固定部

【0052】

44‧‧‧第四固定部

【0053】

45‧‧‧滑輪

【0054】

46‧‧‧接合部

【0055】

50‧‧‧撓性牽引裝置

【0056】

51‧‧‧第一端

【0057】

52‧‧‧第二端

【0058】

53‧‧‧中間段

【0059】

60‧‧‧驅動部

【0060】

61‧‧‧馬達

【0061】

62‧‧‧轉動輪

【0062】

70‧‧‧連接桿

【0063】

71‧‧‧第一部

【0064】

72‧‧‧第二部

【0065】

73‧‧‧輪紋區

【0066】

74‧‧‧溝槽

【0067】

75‧‧‧彈性器

【0068】

76‧‧‧固定端

【0069】

77‧‧‧自由端

【0070】

78‧‧‧滑輪

【0071】

80‧‧‧副桿

【0072】

85‧‧‧固定器

【0073】

90‧‧‧地面

【0074】

F1‧‧‧垂直分力

【0075】

F2、F4‧‧‧水平分力

【0076】

F3‧‧‧下壓分力

【0014】

第１圖係本發明之結構組合示意圖；描繪了集光板、基柱、撓性牽引裝置、連接桿和固定部組合的情形。

【0015】

第２圖係本發明之平面結構示意圖；圖中也顯示了撓性牽引裝置帶動集光板運動時，產生垂直分力和水平分力的情形。

【0016】

第３圖係本發明之一可行實施例的結構示意圖；描繪了連接桿可依據基柱和固定部的距離調整配置的情形。

【0017】

第４圖係本發明之另一實施例的結構示意圖；描繪了每一相鄰固定部設置副桿連結，而和基柱、連接桿形成一整體狀態的結構情形。

【0018】

　　請參閱第１、２圖，本發明之太陽能追日系統之牽引裝置固定結構包括一基柱，概以參考編號１０表示之。基柱１０有一固定端１１和一自由端１２。固定端１１設置有定駐裝置２０（例如，螺旋樁或類似作用之結構），使基柱１０固定在地面９０或其他等效面之定位體上；自由端１２配裝有一樞接組２２，用以樞接一集光板３０。圖中顯示集光板３０選擇一方形體結構，至少具有第一區域３１、第二區域３２、第三區域３３和第四區域３４；第一區域３１和第二區域３２成對角位置；第三區域３３和第四區域３４成對角位置。

【0019】

　　在所採的實施例中，樞接組２２包括一樞接部２３和穿合樞接部２３的主軸２４、副軸２５；以及，副軸２５連結集光板３０。因此，集光板３０配合主軸２４、副軸２５，相對基柱１０產生二維轉動運動。

【0020】

　　第１、２圖也描繪了基柱１０周邊配置有複數個固定部４０；對應一撓性牽引裝置５０的計劃支撐點（或集光板３０的第一區域３１、第二區域３２、第三區域３３或第四區域３４），固定部４０定義有第一固定部４１、第二固定部４２（或第三固定部４３和第四固定部４４）。固定部４０係一盤狀體，配置有定駐裝置２０，使固定部４０固定在地面９０或其他等效面之定位體上。固定部４０上設有滑輪４５，讓撓性牽引裝置５０繞設通過。

【0021】

　　圖中顯示了撓性牽引裝置５０選擇一撓性索、纜線或其類似物，包括第一端５１、第二端５２和連接在第一、二端５１、５２之間的中間段５３。第一端５１樞接集光板第一區域３１（或第三區域３３）；中間段５３繞設通過第一固定部４１（或第三固定部４３）的滑輪４５和一驅動部６０；並且，繞設通過第二固定部４２（或第四固定部４４）的滑輪４５，然後使第二端５２樞接集光板３０的第二區域３２（或第四區域３４）。

【0022】

　　圖中也描繪了該驅動部６０設置在基柱１０上，具有一馬達６１和馬達６１驅動的轉動輪６２；撓性牽引裝置５０的中間段５３繞設在轉動輪６２上，配合馬達６１驅動該撓性牽引裝置５０帶動集光板３０產生不同方向或角度運動。

【0023】

　　在所採較佳的實施例中，該基柱１０一設定高度位置或基柱１０之定駐裝置２０上，設有一連接桿７０，連接該固定部４０，使固定部４０和基柱１０或基柱１０之定駐置２０連結形成一整體狀態，共同抵抗撓性牽引裝置５０和集光板３０在運動過程產生的垂直分力Ｆ１和水平分力Ｆ２。

【0024】

　　也就是說，撓性牽引裝置５０和集光板３０在運動過程產生的垂直分力Ｆ１和水平分力Ｆ２會拉扯固定部４０（和定駐裝置２０）建立的固定機制，使固定部４０必須抵抗拔出力量和側向位移力量。但將固定部４０和基柱１０固定成整體結構的連接桿７０提供了下壓分力Ｆ３和輔助固定該固定部４０、基柱１０的水平分力Ｆ４，而可抵抗或抑制上述的拔出力量和側向位移力量。

【0025】

　　可行的實施例中，該基柱１０的設定高度位置約是１／３基柱１０高度的位置；因此，該連接桿７０連接在基柱１０設定高度位置和固定部４０之間的結構，使連接桿７０和一水平參考面（例如，地面９０）具有一夾角角度。

【0026】

　　第１、２圖也顯示了該撓性牽引裝置５０的中間段５３和連接桿７０之間設有一彈性器７５；彈性器７５可以由一螺旋彈簧來形成，包含固定在連接桿７０上的固定端７６和一自由端７７；自由端７７配置有一滑輪７８，讓中間段５３繞設通過。彈性器７５用來調整撓性牽引裝置５０的鬆緊度和吸收外部非預期的振動力量。

【0027】

　　在所採的實施例中，連接桿７０可直接焊接或鎖接地固接在基柱１０和固定部４０上；或如第３圖顯示的使連接桿７０以一接合部１３、４６活動樞接在基柱１０和固定部４０上的型態。

【0028】

　　詳細來說，基柱１０和固定部４０上分別設有接合部１３、４６；接合部１３、４６配合固定器８５（例如，栓、釘或其類似物），容許人員在現場將連接桿７０的兩端分別鎖接在基柱１０和固定部４０上，形成整體結構。

【0029】

　　第３圖也描繪了該連接桿７０係一可調整固定長度的伸縮套筒結構；包括第一部７１和第二部７２；第二部７２可移動的套合在第一部７１裏面。具體來說，第一部７１設有一螺紋區７３和形成在螺紋區７３上的溝槽７４；溝槽７４容許第一部螺紋區７３具有一收縮範圍。以及，一螺帽７５鎖合在螺紋區７３上，並且壓迫第一部７１收縮，而將第一部７１和第二部７２固定在一起。因此，配合螺帽７５的鎖緊或鬆釋，人員可依據現場基柱１０和固定部４０的距離，來調整固定連接桿７０的長度。

【0030】

　　請參閱第４圖，在一個較佳的實施例中，該第一固定部４１和相鄰的第三固定部４３（或第四固定部４４）之間，分別設置有一副桿８０；第二固定部４２和相鄰的第三固定部４３（或第四固定部４４）之間，分別設置有副桿８０。該副桿８０使每一相鄰的固定部４０和連接桿７０、基柱１０形成一整體結構，提供更穩固的結構型態，來負載集光板３０和撓性牽引裝置５０的運動。

【0031】

　　代表性的來說，這太陽能追日系統之牽引裝置固定結構在符合穩定負載或支撐整個集光系統的條件下，相較於舊法而言，係具有下列的考量和優點：

該基柱１０、固定部４０、撓性牽引裝置５０和相關組件結構已被重行設計考量，使其不同於習用者和改變了它的使用、操作型態，而有別於舊法。例如，在基柱１０一設定高度位置設置連接桿７０，使連接桿７０連結固定部４０，連接桿７０配置彈性器７５，讓撓性牽引裝置５０的中間段５３繞設通過，或使連接桿７０建立可調整固定長度的結構和每一個相鄰固定部４０設至副桿８０等部份；像習知技藝的底座的面積或體積過大、重量太重、不利於運輸和裝配作業等情形，係獲得明顯的改善。
該連接桿７０將固定部４０和基柱１０固定成整體結構，提供了下壓分力Ｆ３和輔助固定該固定部４０、基柱１０的水平分力Ｆ４，而可抵抗或抑制撓性牽引裝置５０和集光板３０在操作或運動時，產生的拔出力量（例如，垂直分力Ｆ１）和側向位移力量（例如，水平分力Ｆ２），使固定機制（例如，螺旋樁和地底釘入孔組合）產生鬆動，造成牽引裝置操作時產生打滑或嚴重影響牽引裝置驅動集光板的作用等情形，係被儘可能的降到最低。

【0032】

　　故，本發明係提供了一有效的太陽能追日系統之牽引裝置固定結構，其空間型態係不同於習知者，且具有舊法中無法比擬之優點，係展現了相當大的進步，誠已充份符合發明專利之要件。

【0033】

　　惟，以上所述者，僅為本發明之可行實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。