TWI780790B - 太陽能集熱模組 - Google Patents

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Abstract

一種太陽能集熱模組，包含一扇形本體，該扇形本體具有一容室、一折射結構設置於該容室之非入光面以及一集熱單元，該集熱單元包含複數個集熱管連接一集熱槽，該複數個集熱管沿著該扇形本體的弧形輪廓以立體差排堆疊之方式設置於該容室內，用以於單位面積內增加更多的吸光面積，本創作藉由在扇形本體的內部設置折射結構，讓穿過或反射集熱單元的太陽光可以再次反射被利用，並藉由扇形本體的設置來吸收更多大氣中的漫射光及利用曲面及內部反射之設置達到追日之效果，藉此提高太陽光的利用率，讓太陽能集熱模組可以以最有效的方式蒐集熱能。

Description

太陽能集熱模組
本發明係與太陽能發電裝置有關，特別是一種能夠有效收集太陽光的太陽能集熱模組。
太陽能裝置的發展已有數十年，但是始終沒有被普遍使用，原因之一就是太陽光的集收與轉換的利用率並不高，很多時候還需要仰賴外部電力才能夠提供足夠的能量。
常見的太陽能集熱結構如中華民國專利公告第TW581236U號專利，公開了一種扁形集熱管是太陽能集熱器結構改良，集熱管係成一扁平化之結構形態，並與陽光相對處設置直射部，直接接收太陽能源所形成之入射線蒐集太陽光。
然而，太陽每天從東邊升起西邊落下，扁平化或聚焦型的結構只能蒐集到部分的太陽光，或是當太陽運行到特定角度時才能夠蒐集太陽光，並不能將陽光做最有效的收集與利用。
基於上述缺失，本發明目的在於提供一種太陽能集熱模組，特別是一種能夠有效利用太陽光的太陽能集熱模組。
基於上述目的，本發明提供一種太陽能集熱模組，包含一扇形本體，該扇形本體具有一容室、一折射結構設置於該容室之非入光面以及一集熱單元，該集熱單元包含複數個集熱管，該複數個集熱管沿著該扇形本體的弧形輪廓排列形成一外側集熱單元及一內側集熱單元，該外側集熱單元及該內側集熱單元彼此間隔設置於該容室內，該外側集熱單元及該內側集熱單元分別沿著該扇形本體的圓周方向等距離間隔排列或沿著該扇形本體的弧形輪廓的徑向等角度間隔排列。
其中該折射結構具有複數個對應該等集熱管吸收面之反射面，用以將太陽光線折射至該複數個集熱管上。
其中，該複數個集熱管為複數個柱形集熱管，複數個鰭片螺旋設置於該複數個柱形集熱管上。
其中，該太陽能集熱模組還具有至少一聚光透鏡設置於該容室的入光面。
較佳的，該等柱形集熱管以並聯方式連接，且該等柱形集熱管的一端連接至一集熱槽。
較佳的，該等柱形集熱管以串聯方式連接。
較佳的，至少一聚光透鏡設置於該容室的入光面。
本發明還提供一種太陽能集熱模組，包含一扇形本體，該扇形本體具有一真空容室、一折射結構設置於該真空容室之非入光面以及一集熱單元，該集熱單元包含複數個集熱管，該複數個集熱管沿著該扇形本體的弧形輪廓排列形成一外側集熱單元及一內側集熱單元，該外側集熱單元及該內側集熱單元彼此間隔設置於該容室內，該外側集熱單元及該內側集熱單元分別沿著該 扇形本體的圓周方向等距離間隔排列或沿著該扇形本體的弧形輪廓的徑向等角度間隔排列。
10:扇形本體
11:聚光透鏡
20:折射結構
30A:外側集熱單元
30B:內側集熱單元
31:集熱管
311:鰭片
32:集熱支架
33:集熱槽
圖1是本發明第一實施態樣之示意圖。
圖2是本發明第一實施態樣之側視圖。
圖3是本發明第二實施態樣之示意圖。
圖4是本發明第二實施態樣之側視圖。
圖5是本發明第三實施態樣之示意圖。
圖6本發明第四實施態樣之示意圖。
圖7本發明第五實施態樣之示意圖。
為了清楚說明本發明之具體實施方式、構造及所達成之效果，配合圖式說明如下：請參閱圖1及圖2為本發明之第一實施態樣圖，繪示一種太陽能集熱模組包含可透光的一扇形本體10，該扇形本體10的弧形面為一玻璃外罩或一塑料外罩，該扇形本體10具有一真空容室、一折射結構20設置於該容室之非入光面以及一集熱單元，該集熱單元包含複數個集熱管31，該等集熱管31為柱形集熱管沿著該扇形本體10的弧形輪廓以立體差排堆疊之方式設置於該容室內。
其中該扇形本體10的弧形面使灰塵不易堆積，並且還能利用下雨時的雨水清潔灰塵，並利用扇形本體10與真空容室的密度差提高全反射率，使入射後大部分的漫射光或直射光於真空容室內被反射直至被集熱管31吸收。
其中該折射結構20面向該扇形本體10的表面大致呈鋸齒狀，該折射結構20的表面為具有複數個對應該等集熱管31吸收面之反射面，由於複數個集熱管31為間隔設置，太陽光會從集熱管31與集熱管31之間的間隙穿過，設置該折射結構20可以讓從間隙穿過的太陽光反射後再次照射到集熱管31，用以使用較少之集熱管31數量達到更多有效吸光面積，讓太陽光線能有效被收集。
太陽每天從東邊升起從西邊落下，因此為了能夠讓太陽能集熱模組完整蒐集太陽光，本發明實際使用時朝向南北向設置，讓太陽能集熱模組的扇形本體10的弧形面能夠在太陽東升西落的這段期間內都能夠收集到太陽光。
於本發明第一實施態樣中，該等集熱管31呈彎弧狀沿著扇形本體10圓周方向等距離間隔排列，且該等集熱管31的二端連接於該集熱支架32，該集熱支架32會將蒐集的熱能傳遞至儲熱單元(圖未示出)。
於本實施態樣中，該等集熱管31沿著扇形本體10的弧形輪廓圓周方向等距離排列形成一外側集熱單元30A及一內側集熱單元30B，該外側集熱單元30A是由長度較長的集熱管31排列而成，該內側集熱單元30B是由長度較短的集熱管31排列並設置於該外側集熱單元30A的內側，且該外側集熱單元30A及該內側集熱單元30B彼此間隔，即該外側集熱單元30A的集熱管31與該內側集熱單元30B的集熱管31呈間隔設置。
太陽照射時，部分陽光會先照射到外側集熱單元30A，部分陽光穿過外側集熱單元30A照射到該內側集熱單元30B，此時，仍然會有部分陽光 穿過該內側集熱單元30B，因此為了讓陽光能夠更有效的被利用，於本實施態樣中設置一折射結構20，讓從間隙穿過的太陽光反射後再次照射到外側集熱單元30A或內側集熱單元30B，如此一來，能夠提高太陽光的利用率，讓太陽能集熱模組達成更有效率的集熱。
當太陽光照到集熱管31時，集熱管31會吸收太陽的熱能並將熱能透過集熱支架傳送至儲熱單元儲存熱能。
請參閱圖3及圖4為本發明第二實施態樣示意圖，於本發明第二實施態樣中，該等集熱管31沿著該扇形本體10的弧形輪廓徑向等角度間隔排列設置於該容室內，且該等集熱管31的其中一端連接於該集熱支架32。
於本實施態樣中，該等集熱管31沿著扇形本體10的弧形輪廓排列成一外側集熱單元30A及一內側集熱單元30B，該外側集熱單元30A及該內側集熱單元30B彼此間隔，即該外側集熱單元30A的集熱管31與該內側集熱單元30B的集熱管31呈間隔設置，太陽照射時，部分陽光會先照射到外側集熱單元30A，部分陽光穿過外側集熱單元30A照射到該內側集熱單元30B，此時，仍然會有部分陽光穿過該內側集熱單元30B，因此為了讓陽光能夠更有效的被利用，於本實施態樣中設置一折射結構20，讓從間隙穿過的太陽光反射後再次照射到外側集熱單元30A或內側集熱單元30B，如此一來，能夠提高太陽光的利用率，讓太陽能集熱模組達成更有效率的集熱。
請參閱圖5為本發明之第三實施態樣，於本實施態樣中，具有一聚光透鏡11設置於該容室的入光面，設置該聚光透鏡11能夠使剛進入該容室的太陽光線集中照射至集熱管31，吸收漫射光讓太陽光線能夠有效被收集及利用。於其他實施態樣中，該聚光透鏡11可以是以壓印成型於該容室的入光面。
請參閱圖6為本發明之第四實施態樣，於本實施態樣中，具有複數個鰭片311螺旋設置於該等集熱管31上，該等集熱管31之間以並聯的方式連接，該等集熱管31的一端連接至一集熱槽33，該集熱槽33作為儲熱單元，用以儲存集熱管31蒐集到的太陽能。
請參閱圖7為本發明之第五實施態樣，於本實施態樣中，具有複數個鰭片311螺旋設置於該等集熱管31上，該等集熱管31之間透過集熱支架32以串聯的方式連接，該集熱支架32會將蒐集的熱能傳遞至儲熱單元(圖未示出)。
本發明是將太陽能集熱模組設計為扇形，將該太陽能集熱模組朝向南北方向設置，在太陽東升西落的周期間，可以取得最大的熱能，並藉由在扇形本體的內部設置折射結構20，讓穿過集熱管的太陽光可以再次反射被利用，以及藉由設置聚光透鏡11將進入容室的光線能夠集中照射至集熱管31，藉此提高太陽光的利用率，讓太陽能集熱模組可以以最有效的方式蒐集熱能。
10:扇形本體
20:折射結構
30A:外側集熱單元
30B:內側集熱單元
31:集熱管
32:集熱支架

Claims (9)

  1. 一種太陽能集熱模組，係包含：一扇形本體，該扇形本體具有一容室；一折射結構設置於該容室之非入光面；以及一集熱單元，其中該集熱單元包含複數個集熱管，該複數個集熱管沿著該扇形本體的弧形輪廓排列形成一外側集熱單元及一內側集熱單元，該外側集熱單元及該內側集熱單元彼此間隔設置於該容室內，該外側集熱單元及該內側集熱單元分別沿著該扇形本體的圓周方向等距離間隔排列或沿著該扇形本體的弧形輪廓的徑向等角度間隔排列。
  2. 如請求項1所述之太陽能集熱模組，其中該複數個集熱管為複數個柱形集熱管。
  3. 如請求項2所述之太陽能集熱模組，其中有複數個鰭片螺旋設置於該複數個柱形集熱管上。
  4. 如請求項3所述之太陽能集熱模組，其中該等柱形集熱管以並聯方式連接。
  5. 如請求項4所述之太陽能集熱模組，其中該等柱形集熱管的一端連接至一集熱槽。
  6. 如請求項3所述之太陽能集熱模組，其中該等柱形集熱管以串聯方式連接。
  7. 如請求項1所述之太陽能集熱模組，其中該折射結構具有複數個對應該等集熱管吸收面之反射面。
  8. 如請求項1所述之太陽能集熱模組，其中至少一聚光透鏡設置於該容室之入光面。
  9. 一種太陽能集熱模組，係包含：一扇形本體，該扇形本體具有一真空容室；一折射結構設置於該真空容室之非入光面；以及一集熱單元，其中該集熱單元包含複數個集熱管，該複數個集熱管沿著該扇形本體的弧形輪廓排列形成一外側集熱單元及一內側集熱單元，該外側集熱單元及該內側集熱單元彼此間隔設置於該容室內，該外側集熱單元及該內側集熱單元分別沿著該扇形本體的圓周方向等距離間隔排列或沿著該扇形本體的弧形輪廓的徑向等角度間隔排列。
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