太阳能集光装置及其系统的制作方法

本实用新型涉及一种聚集阳光的装置，特别是涉及一种用以协助太阳能电池聚集阳光及散热，以降低太阳能发电成本并可有效增加发电效率的太阳能集光装置及其系统。

背景技术：

近年来全球暖化问题已不再只是议题，而是关乎到地球上的每个生命体，极端气候在全球各地已造成难以估算的财产及宝贵生命的损失，这是人类必须严正重视且迫切需解决的问题。然而能源是文类文明发展的所需，有形可开采的各式能源势必会随着时间而日益递减。

是故，可供永续使用且无污染的潮汐能、风力发电、水利发电、地热、太阳能等绿色能源已日益受到关注，其中最天然干净且源源不绝的能源，仍以太阳能为首选。故要如何提高太阳能的利用效率以及降低太阳能转换成本，遂成为进年来研发上的重要目标。

然而，目前聚光型的集光器是以各种特定曲率的反射罩为设计主流，然因使用地区的使用环境不同(纬度、地形、地貌、遮蔽物多寡…等等的差异性)，使着一体式反射罩的曲率需个案设计，导致相关成本居高不下且阻碍其推广。

综观前述，本实用新型的发明人经多年苦心潜心研究、思索并设计一种太阳能集光装置及其系统，以针对现有技术的缺失加以改善，进而增进产业上的实施利用。

技术实现要素：

有鉴于上述现有技术的问题，本实用新型的目的是提出一种太阳能集光装置，利用设置在支撑轮框组周围的复数个反光单元，其数量与聚光强度可依据支撑轮框组的支撑轮框直径而增减，以解决现有技术所存在的缺陷。

再鉴于上述问题，本实用新型利用模组化设计以简化太阳能发电装置的制造及设计成本，以利于太阳能运用的推广普及。

基于上述目的，本实用新型提供一种太阳能集光装置，其包含反光模块、追日模块以及控制模块。反光模块包含复数个反光单元、反光单元支撑梁及支撑轮框组，复数个反光单元设置在反光单元支撑梁上，反光单元支撑梁的两端连接固定于支撑轮框组，其中支撑轮轮框组包含至少二个支撑轮框及一个旋转轴心。追日模块包含角度调整组、高度调整组及支撑架组，支撑架组的两侧分别连接设置角度调整组和高度调整组，支撑轮框组则设置在支撑架组上，其中旋转轴心为反光模块整体的旋转中心。控制模块包含感测控制单元及驱动马达，感测控制单元感测阳光照射方向，控制驱动马达以驱动追日模块，使反光模块朝向阳光照射方向。

优选地，支撑轮框组还包含一个配重平衡杆以调整反光模块的旋转重心。

优选地，支撑轮框组还包含复数个太阳能电池支撑空心管，并对应设置复数个太阳能电池在太阳能电池支撑空心管周围。

优选地，反光模块还包含复数个辅助聚光单元以增加聚光效果，辅助聚光单元对应设置在设置穿越旋转轴心的空心杆件及/或复数个太阳能电池支撑空心管的外侧。

优选地，辅助聚光单元包含聚光透镜、辅助反射罩或其组合。

优选地，支撑架组还包含南端支架、北端支架及二个旋转支撑杆，高度调整组设置于北端支架，角度调整组设置于南端支架并驱动两个旋转支撑杆中的其中一杆动作，以调整反光模块的位置。

优选地，复数个反光单元为矩形凹面反光片或条状平面反光片。

基于上述目的，本实用新型再提供一种太阳能集光系统，其包含复数个太阳能集光装置及平衡调整模块。其中太阳能集光装置为上述之装置，故不累述。平衡调整模块包含立体框架结构组、底座支架组及控制调整组，立体框架结构组设置在底座支架组，控制调整组则调整立体框架结构组的相对位置。

优选地，立体框架结构组包含复数个平行四边框结构及复数个横向梁，复数个横向梁对应枢接于复数个平行四边框结构，并受控制调整组操控以垂直平移动作。

优选地，控制调整组包含控制箱、两个缆绳组、缆绳弹簧伸缩器以及缆绳卷扬机，两个缆绳组分别连接在立体框架结构组两侧，其中一个缆绳组连接缆绳弹簧伸缩器，另一个缆绳组则连接缆绳卷扬机，缆绳卷扬机接收控制箱传送的控制讯号以动作，使立体框架结构组对应动作。

优选地，本实用新型的太阳能集光系统还包含可调控平衡调整模块整体高度的升降平台，底座支架组设置在升降平台上。

为了让上述目的、技术特征以及实际实施后的有益效果更为明显易懂，下文中将以较佳实施例结合对应相关的附图来进行更详细的说明。

附图说明

图1是本实用新型的太阳能集光装置的第一示意图；

图2是本实用新型的太阳能集光装置的第二示意图；

图3是本实用新型的太阳能集光装置的第三示意图；

图4是本实用新型的太阳能集光装置的第四示意图；

图5是本实用新型的太阳能集光装置的光线折射示意图；

图6是本实用新型的太阳能集光系统的第一示意图；

图7a)和图7b)是本实用新型的太阳能集光系统的第二示意图；

图8是本实用新型的太阳能集光系统的第三示意图；

附图标记说明：

100 太阳能集光装置

111 反光单元

1115 太阳能电池

112 反光单元支撑梁

1131 支撑轮框

1132 空心杆件

1133 配重平衡杆

1134 太阳能电池支撑空心管

121 角度调整组

122 高度调整组

123 支撑架组

1231 南端支架

1232 北端支架

1233 旋转支撑杆

131 感测控制单元

132 驱动马达

500 太阳能集光系统

310 立体框架结构组

3101 平行四边框结构

31011 垂直柱

31012 多接头直梁

3102 横向梁

320 底座支架组

331 控制箱

332 缆绳组

333 缆绳弹簧伸缩器

334 缆绳卷扬机

400 升降平台

9 太阳光线

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本实用新型作进一步说明，而其中所使用的附图，仅为示意及辅助说明书之用，未必为本实用新型实施后的真实比例与精准配置，故不应就附图的比例与配置关系来局限本实用新型的保护范围。

本实用新型的优点、特征以及达到的技术方法将参照例示性实施例及附图进行更详细地描述而更容易理解，且本实用新型或可以不同形式来实现，故不应被理解仅限于此处所陈述的实施例，相反地，对所属技术领域技术人员而言，所提供的实施例将使本揭露更加透彻与全面且完整地传达本实用新型的范畴，且本实用新型将仅为权利要求书所定义。

以下将参照相关图式，说明依本实用新型的太阳能集光系统的实施例，为使便于理解，下述实施例中的相同组件系以相同的符号标示来说明。

请同时参阅图1到图3，由图中可知悉，本实用新型的太阳能集光装置100 包含反光模块、追日模块以及控制模块。反光模块包含复数个反光单元111、反光单元支撑梁112及支撑轮框组，复数个反光单元111设置在反光单元支撑梁112 上，反光单元支撑梁112的两端连接固定于支撑轮框组，其中支撑轮框组包含至少二个支撑轮框1131及一个旋转轴心。较佳地，可利用一个空心杆件1132穿越设置在至少二个支撑轮框1131的旋转轴心。

追日模块包含角度调整组121、高度调整组122及支撑架组123，支撑架组 123的两侧分别连接设置角度调整组121和高度调整组122，支撑轮框组113则设置在支撑架组123上，其中旋转轴心为反光模块整体的旋转中心。控制模块包含感测控制单元131及驱动马达132，感测控制单元131感测阳光照射方向，控制驱动马达132以驱动追日模块，使反光模块朝向阳光照射方向。其中感测控制单元131可为光敏电阻等侦测组件。

再者，支撑轮框组还可包含配重平衡杆1133以强化稳固结构及平衡整体反光模块的旋转重心。其中，支撑轮框组还可包含复数个太阳能电池支撑空心管 1134，并对应设置复数个太阳能电池1115在太阳能电池支撑空心管1134周围，以将聚集的阳光进行有效地能量转换。

由于本装置需根据阳光照射方向而摆置于南北向，藉由控制模块根据阳光照射以控制追日模块的动作，然而本装置运用在北半球时，追日模块需呈南低北高态样，在南半球则相反，使反光模块能垂直正面朝向太阳，以进行追日运转。在实施例仅以北半球为例说明，但不以此为限，故支撑架组123还包含南端支架 1231、北端支架1232及二个旋转支撑杆1233，角度调整组121设置在南端支架 1231并驱动两个旋转支撑杆1233中任的一杆动作，以对应调整反光模块的相对位置，其中角度调整组121可藉由马达及蜗杆涡轮组以根据每日的太阳运转而适应调整角度，使反光模块能垂直正面朝向太阳，以获得最大的能量取得效率。

再者，北端支架1232所配置的高度调整组122则可根据设置地区的纬度及季节变化，以调整整体装置与地面的角度。实施上，高度调整组1322可包含线性致动器、单行程伸缩柱或多行程伸缩柱。

请再同时参阅图4，复数个反光单元111可为矩形凹面反光片(如图3所示) 或条状平面反光片(如图4所示)实际上，支撑轮框1131的个数可以据复数个反光单元111的配置布局(矩形凹面反光片)或长度(条状平面反光片)而加以增减，且反光单元111的安装角度则依据支撑轮框1131的直径而微调，让太阳光线9 的照射路径能聚集在特定区域上，以达到聚光目的。

请再参阅图5，其图5为光线折射示意图，随着反光单元111的形状不同，反光单元支撑梁112则需进行相对应调整设计，举例说明，将曲率区分为复数个区段，并在各区段上设置条状平面反光片，以将太阳光线9折射到穿越旋转轴心的空心杆件1132周围及太阳能电池1115设置处等特定区域。

实际上，由于每一个反光单元111在制造上或安装上难免会有些微误差而造成光线散逸。为解决此问题，反光模块还可包含设置在空心杆件1132及/或太阳能电池支撑空心管1134外侧的辅助聚光单元(图未示)以增加聚光效果，此辅助聚光单元可为聚光透镜、辅助反射罩或其组合。其中当辅助聚光单元选择设置在空心杆件1132及/或太阳能电池支撑空心管1134下方时，可选择凸透镜、平面式菲涅尔透镜、曲面式菲涅尔透镜等聚光透镜。反之，当辅助聚光单元选择反射罩时，则将其设置在空心杆件1132及/或太阳能电池支撑空心管1134上方，将散逸的太阳光线9再次反射回到空心杆件1132及/或太阳能电池支撑空心管1134 等特定区域内。

进一步地，空心杆件1132及/或太阳能电池支撑空心管1134可为中空管以供工作流体流通，其中工作流体可依据日照情况填充可储热的相变化储热材或是可散热的冷却流体。相变化储热材包含有机、无机及共熔(Eutectic)物质，常见的材料如石蜡(Paraffin)、脂肪酸、盐类水合物(Salt hydrates)等，因适用温度范围不同且储热容量差异，需要根据应用范围及特性选择合适的相变化储热材。或者，当空心杆件1132及太阳能电池支撑空心管1134因光线聚集而衍生高温问题等，可藉由水等冷却流体的流动以进行散热。较佳地，更可将吸热后的冷却流体加以储存并以供居家使用。

请参阅图6到图8，由图中可知悉，然而，目前习知的集光器大都架设在平坦地面上，其两装置之间必须空出足够的间隔距离，方能避免相互遮蔽的问题，造成装置的设置空间成本提高，进而抵消其效益。为了有效解决此问题，更提出以平行四边形结构为概念再加上上述提出的太阳能集光装置100，以形成创新的太阳能集光系统500。

太阳能集光系统500包含复数个太阳能集光装置100及平衡调整模块，其中太阳能集光装置100为上述描述之装置，故不再累述。平衡调整模块包含立体框架结构组310、底座支架组320及控制调整组，立体框架结构组310设置在底座支架组320，控制调整组则调整立体框架结构组310的相对位置。其中立体框架结构组310包含复数个平行四边框结构3101及复数个横向梁3102，复数个横向梁3102对应枢接于复数个平行四边框结构3101，并受控制调整组操控以垂直平移动作。

进一步说明，平行四边框结构3101是由复数个垂直柱31011及复数个多接头直梁31012所组成。当平行四边框结构3101动作时，垂直柱31011能上下一对且维持垂直。利用至少两组平行四边框结构3101再加上复数个横向梁3102 则可构成具有容置空间的立体框架结构组310。

实施上，控制调整组包含控制箱331、两个缆绳组332、缆绳弹簧伸缩器333 以及缆绳卷扬机334，两个缆绳组332分别连接在立体框架结构组310两侧，其中一个缆绳组332连接缆绳弹簧伸缩器333，另一个缆绳组332则连接缆绳卷扬机334，缆绳卷扬机334接收控制箱331传送的控制讯号以动作，使立体框架结构组310对应动作。

然而，控制调整组是根据设置区域的太阳升降周期而采用定时程序化控制以进行大幅度的自动角度调整，例：早上时段，利用缆绳卷扬机334以卷收缆绳组 332并将其制动，使整个系统往东方倾斜，而各个太阳能集光装置100的追日模块则阶段性的进行追日角度微调(如图7a所示)。中午时段，缆绳卷扬机334则释放部份缆绳组332，让立体框架结构组310能维持在水平状态，使设置在立体框架结构组310上方的复数个太阳能集光装置100能处于相同高度(如图7b所示)。下午时段，缆绳卷扬机334则释放缆绳组332，而缆绳弹簧伸缩器333则回收同侧的缆绳组332，让整个系统向西方倾斜。使复数个太阳能集光装置100之间不会相互遮蔽而影响到能量转换效率。

进一步说明，太阳能集光系统500还可包含一个可调控平衡调整模块整体高度的升降平台400，底座支架组320设置在升降平台400上方。其中升降平台400 的主要功用是在装置设置、维修保养及防灾时能使平衡调整模块尽可能地接近地面，以提供安全且方便的操作空间。

其中立体框架结构组310可根据使用需求而适应调整，以安装更多的太阳能集光装置100，让整体的发电效率提升。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。