專利名稱：太陽跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽跟蹤裝置(sun tracing device)，其可通過重 力使已升起的太陽能板自動地回復(fù)，而無須提供額外的動力。
背景技術(shù)：
全球暖化問題日益嚴(yán)重，以環(huán)保節(jié)能為概念的產(chǎn)已經(jīng)成為眾所矚 目的焦點，其中尤其是太陽能產(chǎn)業(yè)，由于和已有完備基礎(chǔ)的半導(dǎo)體與
面板產(chǎn)業(yè)具有相近的原料與工序?qū)傩裕蚨谐湓５募夹g(shù)與人才供應(yīng)， 成為高科技廠商投入環(huán)保節(jié)能產(chǎn)業(yè)時的首選。
除了太陽能系統(tǒng)所采用的材料之外，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(jù)不同的氣候變化、或太陽能 系統(tǒng)所設(shè)置的位置不同、或在不同的時間下，太陽能源的轉(zhuǎn)換效率均 受到相當(dāng)大的影響，因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，為降低這些環(huán)境的因素所 造成的影響，可在太陽能系統(tǒng)中搭載太陽跟蹤裝置，使太陽能系統(tǒng)中 的太陽能板可追蹤太陽方位的改變，進而有助于太陽能板吸收較多的 光。
然而，為了使太陽能板對準(zhǔn)太陽，所加裝的太陽跟蹤裝置必須通 過額外輸入的電力或動力來作為驅(qū)動整個裝置的動力來源， 一般來說， 搭載有太陽跟蹤裝置的太陽能系統(tǒng)必須耗費其發(fā)電功率的5 15%左右 以驅(qū)動與其連接的太陽跟蹤裝置，因此，為彌補因為太陽跟蹤裝置所 消耗的電量，必須增加太陽跟蹤裝置中太陽能板的承載數(shù)量。
因此，提供一種較為節(jié)能的太陽跟蹤裝置以提高整體太陽能統(tǒng)發(fā) 電效率已經(jīng)成為太陽能技術(shù)中相當(dāng)重要的課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述內(nèi)容，本發(fā)明的目的為提供一種太陽跟蹤裝置，其通過 粗調(diào)(升降)搭配微調(diào)(轉(zhuǎn)動和/或小幅升降)的調(diào)整動作，使裝設(shè)于 太陽跟蹤裝置上的太陽能板能更準(zhǔn)確地對準(zhǔn)到太陽。
根據(jù)上述內(nèi)容，本發(fā)明的目的是提供一種太陽跟蹤裝置，其用來 與光電轉(zhuǎn)換單元組裝，本發(fā)明的太陽跟蹤裝置能夠從升起狀態(tài)自動地 回復(fù)到原使?fàn)顟B(tài)，因此可有效地降低太陽跟蹤裝置所需消耗的能量， 進而提高整體光電轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換效率。
根據(jù)上述內(nèi)容，本發(fā)明的目的是提供一種太陽跟蹤裝置，其以光 電感應(yīng)來全方位地驅(qū)動太陽跟蹤裝置的粗調(diào)運動與微調(diào)運動，用來使 太陽跟蹤裝置可完全自動地執(zhí)行追蹤太陽移動的運動。
為達上述目的，本發(fā)明提出一種太陽跟蹤裝置，其包括有動力單 元，具有升降件；支撐板，承載光電轉(zhuǎn)換單元；以及調(diào)節(jié)單元，其連 接于動力單元的升降件與支撐板，動力單元可用來升降調(diào)節(jié)單元，而 調(diào)節(jié)單元則用來改變支撐板的傾斜角度。
其中，動力單元還與容納單元實質(zhì)連通，且動力單元與容納單元 內(nèi)容納有流體，其流動于動力單元與容納單元之間，此外，動力單元 和/或容納單元也連接外部動力單元，用來提供動力驅(qū)使流體自容納單 元流動至動力單元。因此，當(dāng)外部動力單元驅(qū)動流體自容納單元流動 至動力單元后，而使得流體具有較高的能量，此時太陽跟蹤裝置本身 的重量可通過動力單元的升降件(例如通過支撐板、太陽能板或其
它結(jié)構(gòu)的重量牽引)來傳遞至具有高能量的流體，使流體在受到太陽 跟蹤裝置的重力作用下可自動地自動力單元流回至容納單元內(nèi)。
如上所述，本發(fā)明的一種太陽跟蹤裝置透過重力單元來升降調(diào)節(jié)單元的高度，并利用調(diào)節(jié)單元來微調(diào)支撐板的傾斜角度。其中，通過 流體的流動來進行能量的轉(zhuǎn)換，使得太陽跟蹤裝置在升起后可利用其 本身的重力作用來自動地回復(fù)至初始狀態(tài)，因此在整個太陽跟蹤裝置 追蹤太陽的過程中無須再額外施以動力。另外，還可通過控制流體流 動的狀態(tài)(例如速度、流量)，使本發(fā)明的太陽跟蹤裝置可隨著太 陽移動的速度、角度變化以進行方位調(diào)整。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明 的太陽跟蹤裝置的光電轉(zhuǎn)換單元可透過裝置本身的重力作用(例如 支撐板、太陽能板或其它結(jié)構(gòu)的重量以壓縮重力單元)來使升起的重 力單元逐漸回復(fù)至原始位置，因此無須額外施以動力，可達到即節(jié)省 能源又可同時精準(zhǔn)對準(zhǔn)的目的。


圖1A、圖1B是太陽跟蹤裝置在不同視角下的起始結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2A、圖2B是太陽跟蹤裝置在不同視角下的使用結(jié)構(gòu)示意圖;
及
圖3A、圖3B是太陽跟蹤裝置在不同視角下的最終結(jié)構(gòu)示意圖。
主要組件符號說明 h光電轉(zhuǎn)換單元 2:太陽跟蹤裝置
22:動力單元
22a:升降件
22b:流體缸 22c:閥體 24:調(diào)節(jié)單元
24a、 24b:軸臂 24c:連接件 26:支撐板 28:感應(yīng)單元 30:容納單元F:流體
具體實施例
以下將參照相關(guān)圖式，說明依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種太陽跟 蹤裝置，其中相同的組件將用相同的組件符號加以說明。
請同時參照圖1A、圖1B、圖2A、圖2B、圖3A以及圖3B所示， 其中圖1A-圖1B、圖2A-圖2B與圖3A-圖3B分別為本發(fā)明公開的一 種太陽跟蹤裝置(搭載光電轉(zhuǎn)換單元1)在不同視角下的起始狀態(tài)(以 日初為例)、使用狀態(tài)(以中午為例)與最終狀態(tài)(以黃昏為例)的 結(jié)構(gòu)示意圖。其中，太陽跟蹤裝置2包括有動力單元22、支撐板26以 及調(diào)節(jié)單元24,同時本實施例中所公開的太陽跟蹤裝置2還包括有感 應(yīng)單元28;具有至少一升降件22a的動力單元22，用來承載一光電轉(zhuǎn) 換單元11的支撐板26 (例如太陽能板)，調(diào)節(jié)單元24連接在動力 單元22的升降件22a與支撐板26之間，且動力單元22可用來升降調(diào) 節(jié)單元24，而感應(yīng)單元28控制調(diào)節(jié)單元24以轉(zhuǎn)動支撐板26，使位于 支撐板26上的光電轉(zhuǎn)換單元11能與太陽光(如圖中虛線箭頭所示) 持續(xù)維持最佳的接觸角度(例如光電轉(zhuǎn)換單元11與太陽光呈現(xiàn)彼此 垂直的狀態(tài))。
更詳細(xì)地說，動力單元22還與容納單元30實質(zhì)連通，且動力單 元22與該容納單元30內(nèi)容納有流體F，其流動于動力單元22與容納 單元30之間，也就是說，動力單元22的至少一部分結(jié)構(gòu)連接于容納 單元30，以本實施例為例來說，動力單元22內(nèi)具有流體缸22b，且此 流體缸22b與容納單元30相連通，因此，流體F流動于流體缸22b與 容納單元30之間。
此外，流體F還可通過提供外部動力從容納單元30輸送(例如 泵)到動力單元22的流體缸22b內(nèi)，不過，當(dāng)流體F位在流體缸22b
7內(nèi)時，則可僅通過支撐板26與調(diào)節(jié)單元24本身的重量或其它結(jié)構(gòu)的 外加重量，來壓縮在流體缸22b內(nèi)的流體F (也就是重力的作用)使其 自動地從流體缸22b流動(例如泄漏)到容納單元30。
當(dāng)然，上述的流體F可為液體、氣體或是兩者的組合；而為了有 效地控制流體F從流體缸22b流動到容納單元30的流動狀態(tài)(例如 速度、流量)，也可通過閥體22c (例如節(jié)流閥、三向閥、球閥、控 制閥...等)來控制流體F泄漏時的流動速度與流量。
另外，調(diào)節(jié)單元24還包括連接件24c以及至少三個軸臂24a、24b， 連接件24c連接于動力單元22的升降件22a，軸臂24a、 24b則連接于 連接件24c與支撐板26之間，這些軸臂24a、 24b的至少一端位于相同 平面且連接于支撐板26的表面，也就是說，這些軸臂24a、 24b與支撐 板26連接的一端構(gòu)成共平面的結(jié)構(gòu)。值得注意的是，部分的軸臂24a 為可伸縮的結(jié)構(gòu)，而部分的軸臂24b固定地頂?shù)钟谥伟?6，因此當(dāng) 太陽所在的位置隨著季節(jié)而有些許的變化時，軸臂24a、 24b可通過伸 縮不同長度來微調(diào)支撐板26的傾斜角度，從而使支撐板26上的光電 轉(zhuǎn)換單元l可更準(zhǔn)確地對準(zhǔn)于太陽。
此外，本實施例僅以三軸臂24a、24b為例說明，其中三個軸臂24a、 24b中有兩個軸臂24a為可伸縮的結(jié)構(gòu)，而另一軸臂24b則通過固定的 方式頂?shù)钟谥伟?6，不過頂?shù)钟谥伟?6的軸臂24b具有可轉(zhuǎn)動的 樞軸設(shè)計，以搭配可伸縮軸臂24a，在伸縮后可活動地轉(zhuǎn)動支撐板26。 當(dāng)然，本實施例雖以軸臂24a為伸縮結(jié)構(gòu)、軸臂24b為轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)為例說 明，但是上述的軸臂24a與軸臂24b并不限定其運動的方式，另外，本 發(fā)明所公開的太陽跟蹤裝置2也不限定為三軸臂的樣式。
上述的感應(yīng)單元28用來控制調(diào)節(jié)單元24轉(zhuǎn)動支撐板26的角度， 例如，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(zhuǎn)換單元1的光電轉(zhuǎn)換效率能達到最好的效果，通過感應(yīng)單元28的偵測可計算出每一時刻下支撐板26的最優(yōu)旋轉(zhuǎn)角度，并獨立 地驅(qū)動調(diào)節(jié)單元24中軸臂24a的伸縮長度與軸臂24b的傾斜角度，以 使支撐板26與太陽的角度能更精確地對準(zhǔn)。
此外，為了將光電轉(zhuǎn)換單元1對準(zhǔn)到太陽光，除了利用上述的動 力單元22外，同時可通過感應(yīng)單元28來控制三軸臂24a、 24b的伸縮 或轉(zhuǎn)動，從而微調(diào)支撐板26的傾斜角度。詳細(xì)的說，感應(yīng)單元28可 設(shè)置在支撐板26和/或光電轉(zhuǎn)換單元1的周邊和/或表面，換句話說， 感應(yīng)單元28必須設(shè)置在支撐板26和/或光電轉(zhuǎn)換單元1的至少一個周 邊(例如上、下、左、右四個方位)和/或背面(舉例來說，本發(fā)明 的光電轉(zhuǎn)換單元1的背面朝向東方)，以全方位地感測太陽光的角度 變化，舉例來說，當(dāng)感應(yīng)單元28本身具有多個感應(yīng)器(圖未顯示)時， 設(shè)置于支撐板26的其中一周邊與背表面時，太陽光自左方入射到光電 轉(zhuǎn)換單元1時，感應(yīng)單元28左方的感應(yīng)器可感應(yīng)到太陽光，但相對地， 感應(yīng)單元28右方的感應(yīng)器則無法感應(yīng)到太陽光，此時左、右兩邊的感 應(yīng)器會驅(qū)動支撐板26以傾斜特定角度，以使光電轉(zhuǎn)換單元1與太陽光 的入射角度能盡可能維持在最優(yōu)的入射角度，此外，設(shè)置于支撐板26 和/或光電轉(zhuǎn)換單元l背面的感應(yīng)單元28則可在日初時感應(yīng)到第一道太 陽光，并用來驅(qū)動整個太陽跟蹤裝置2的運動。
此外，上述雖以具有多個感應(yīng)器的感應(yīng)單元28為例說明，不過在 實際的應(yīng)用中，每一感應(yīng)單元28也可具有單一個感應(yīng)器，同時，上述 的感應(yīng)單元28更可同時設(shè)置在支撐板26和/或光電轉(zhuǎn)換單元1的多個 周邊。
以下，則針對本發(fā)明的太陽跟蹤裝置2在不同時間下的使用狀態(tài) 來說明，圖1A、圖1B、圖2A、圖2B、圖3A以及圖3B所示的結(jié)構(gòu) 樣式為輔助說明，并非用來限制本發(fā)明。
首先，在圖1A與圖1B中的太陽跟蹤裝置2為太陽跟蹤裝置2在起始狀態(tài)下(日初)的結(jié)構(gòu)示意圖，換句話說，也就是在一天的開始
時，由于太陽從東方升起，因此，此時太陽跟蹤裝置2上的支撐板26 朝向東方(也就是陽光入射的方向，如圖中虛線箭頭所示)，此時太 陽跟蹤裝置2尚未開始動作，其中的流體F位在容納單元30內(nèi)，換句 話說，動力單元22的升降件22a位于最低位置，當(dāng)然，由于動力單元 22尚未開始動作，與其連接的調(diào)節(jié)單元24也未有相對應(yīng)的動作。
不過，當(dāng)太陽升起后，由于設(shè)置于支撐板26背表面的感應(yīng)單元28 (也可設(shè)置于光電轉(zhuǎn)換單元1的背面)感應(yīng)到第一道太陽光后便會驅(qū) 動太陽跟蹤裝置2開始進行運動，此時，流體F利用外部動力從容納 單元30輸送至動力單元22的流體缸22b內(nèi)，當(dāng)流體F輸送至流體缸 22b的量越多時，升降件22a也逐漸被帶動至較高的位置，直到所有流 體F均輸送到流體缸22b后(此時即可停止提供外部動力)，升降件 22a被升起至最高位置，同時，連接于升降件22a的連接件24c也一并 被抬升，當(dāng)然，此時的三軸臂24a、 24b即與之連接的支撐板26均同時 升起。
當(dāng)位在流體缸22b的流體F受到重力的影響而逐漸流動至容納單 元30時，升降件22a緩緩下降并帶動連接件24c與三軸臂24a、 24b 一并動作，因此當(dāng)太陽已位于太陽跟蹤裝置2的上方，則如圖2A與圖 2B所示，其為太陽跟蹤裝置2在使用狀態(tài)下(中午)的結(jié)構(gòu)示意圖， 為使設(shè)置于支撐板26上的光電轉(zhuǎn)換單元1可對準(zhǔn)到太陽，流體缸22b 內(nèi)的部分流體F已通過閥體22c的控制以適當(dāng)?shù)牧魉倭鲃又寥菁{單元 30，且此時的支撐板26由于升降件22a的降下而呈現(xiàn)水平的狀態(tài)。當(dāng) 然，為使太陽光照射至支撐板26上的光電轉(zhuǎn)換單元1時具有較優(yōu)的入 射角度，可利用設(shè)置于支撐板26周邊的感應(yīng)單元28來驅(qū)動三軸臂24a、 24b，用來微調(diào)支撐板26的傾斜角度。
其次，在圖3A與圖3B中的太陽跟蹤裝置2為太陽跟蹤裝置2在 最終狀態(tài)下(黃昏)的結(jié)構(gòu)示意圖，由于此時的太陽位于西方，因此
10支撐板26上的光電轉(zhuǎn)換單元1面對于西方，不過，因為在流體缸22b 內(nèi)的流體F幾乎已經(jīng)完全流入至容納單元30，動力單元22的升降件 22a已逐漸回復(fù)至最低位置。
最后，當(dāng)流體缸22b內(nèi)的流體F已完全流入容納單元30后，動力 單元22的升降件22a便會回復(fù)至最低位置，此時太陽已西下，感應(yīng)單 元28無法感應(yīng)到太陽光所以調(diào)節(jié)單元24中的三軸臂24a、 24b—并停 止于最終的位置(也就是光電轉(zhuǎn)換單元1朝向西方的狀態(tài)，也就是如 圖3A與圖3B所示的狀態(tài))，直到翌日太陽又東升時，設(shè)置于支撐板 26背表面的感應(yīng)單元28將再次接受到陽光以驅(qū)動太陽跟蹤裝置2的運 動(例如啟動外部動力，像是泵，以將流體F自容納單元30輸送至 流體缸22b)。
此外，本發(fā)明所公開的太陽跟蹤裝置還包括有風(fēng)力保護單元，其 連接于動力單元與調(diào)節(jié)單元，以使太陽跟蹤裝置在風(fēng)速到達設(shè)定值后， 可強制地將動力單元與調(diào)節(jié)單元回復(fù)至最初的狀態(tài)，也就是說，當(dāng)風(fēng) 速過大而可能對太陽跟蹤裝置造成損壞時，風(fēng)力保護單元會將儲存在 流體缸內(nèi)的所有流體快速地泄漏至容納單元，以使升降件迅速地降下 而強制地將調(diào)節(jié)單元與支撐板回復(fù)至最初狀態(tài)。
而當(dāng)以上所述的光電轉(zhuǎn)換單元為太陽能板時，其可應(yīng)用在聚光型 太陽能板或平板型太陽能板，其中，由于聚光型太陽能板本身的特殊 結(jié)構(gòu)設(shè)計，太陽與聚光型太陽能板之間的角度顯得尤其重要，不過， 本發(fā)明所公開的太陽跟蹤裝置可滿足角度誤差小于0.5度的嚴(yán)格要求， 與現(xiàn)有技術(shù)中僅能達到角度誤差為1度的規(guī)格而言，本發(fā)明的太陽跟 蹤裝置確實具有相當(dāng)優(yōu)異的對準(zhǔn)效果，也當(dāng)然對于光電轉(zhuǎn)換效率有相 當(dāng)明顯的提升。
如上所述，本發(fā)明的一種太陽跟蹤裝置透過重力單元來升降調(diào)節(jié) 單元的高度，并利用調(diào)節(jié)單元來微調(diào)支撐板的傾斜角度。其中，重力單元通過重力的作用來使流體通過本身的重量自較高位置逐漸泄漏至 較低位置，因此在整個太陽跟蹤裝置追蹤太陽的過程中，無須額外施 以動力，同時更可通過閥體來控制流體流動的狀態(tài)(例如速度、流 量)，以使本發(fā)明的太陽跟蹤裝置可隨著太陽移動的速度、角度變化 以進行方位調(diào)整。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性。任何未脫離本發(fā)明的精神 與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應(yīng)包括于后附的權(quán)利要求 中。
1權(quán)利要求
1、一種太陽跟蹤裝置，包括一動力單元，具有至少一個升降件；一支撐板，承載一光電轉(zhuǎn)換單元；以及一調(diào)節(jié)單元，其連接于所述動力單元的所述升降件與所述支撐板，所述動力單元升降該調(diào)節(jié)單元，且所述調(diào)節(jié)單元改變該支撐板的傾斜角度。
2、 如權(quán)利要求l所述的太陽跟蹤裝置，其中所述動力單元還與一 容納單元實質(zhì)連通，并且所述動力單元與所述容納單元內(nèi)容納有流體，該流體在所述動力單元與所述容納單元之間流動。
3、 如權(quán)利要求2所述的太陽跟蹤裝置，其中所述動力單元和/或 所述容納單元還連接一外部動力單元，該外部動力單元提供動力以驅(qū) 使所述流體從所述容納單元流動至所述動力單元。
4、 如權(quán)利要求2所述的太陽跟蹤裝置，其中所述流體選自于液體、 氣體及其組合。
5、 如權(quán)利要求2所述的太陽跟蹤裝置，其中所述動力單元與所述 容納單元之間還設(shè)置一閥體，該閥體控制所述流體從所述動力單元流 動至所述容納單元的流動狀態(tài)。
6、 如權(quán)利要求1所述的太陽跟蹤裝置，其中所述調(diào)節(jié)單元還包括 一連接件，連接于該升降件；以及至少三個軸臂，連接于所述連接件與所述支撐板之間，這些軸臂 的至少一端位于相同平面并且連接于該支撐板的一表面。
7、 如權(quán)利要求6所述的太陽跟蹤裝置，其中這些軸臂為可伸縮的結(jié)構(gòu)。
8、 如權(quán)利要求6所述的太陽跟蹤裝置，其中這些軸臂的運動包括 線性運動或轉(zhuǎn)動。
9、 如權(quán)利要求1所述的太陽跟蹤裝置，還包括一風(fēng)力保護單元，連接于所述動力單元與所述調(diào)節(jié)單元，并在風(fēng) 速到達一設(shè)定值后強制驅(qū)動所述動力單元與所述調(diào)節(jié)單元。
10、 如權(quán)利要求l所述的太陽跟蹤裝置，還包括 一感應(yīng)單元，設(shè)置于所述支撐板和/或所述光電轉(zhuǎn)換單元的至少一個邊緣和/或背面，所述感應(yīng)單元控制所述調(diào)節(jié)單元以驅(qū)動所述調(diào)節(jié)單元。
11、 如權(quán)利要求IO所述的太陽跟蹤裝置，其中所述感應(yīng)單元為光 電感應(yīng)單元。
12、 如權(quán)利要求1所述的太陽跟蹤裝置，其中所述光電轉(zhuǎn)換單元 為太陽能板。
13、 如權(quán)利要求12所述的太陽跟蹤裝置，其中所述太陽能板為聚 光型太陽能板或平板型太陽能板。
全文摘要
本發(fā)明公開一種太陽跟蹤裝置，該太陽跟蹤裝置包括有動力單元，其具有升降件；支撐板，其承載光電轉(zhuǎn)換單元；以及調(diào)節(jié)單元，其連接于動力單元的升降件與支撐板之間，動力單元可用來升降調(diào)節(jié)單元，而調(diào)節(jié)單元則用來轉(zhuǎn)動和/或升降支撐板。
文檔編號H02N6/00GK101685310SQ20081014935
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者張金榮, 李恒興, 邱榮昌 申請人:虹齊科技股份有限公司;瀚昱能源科技股份有限公司;創(chuàng)優(yōu)能有限公司