太阳能发电装置.pdf

本发明公开一种太阳能发电装置，其包含：一太阳能板组、一定位装置及一发条机构。太阳能板组具有一聚光构件及一太阳能电池，聚光构件使太阳光聚焦于太阳能电池上；定位装置根据太阳能发电装置的纬度及当天的日期，调整太阳能板组的角度；发条机构带动太阳能板组随太阳转动，且转动速率与太阳移动速率一致，使聚光构件持续对准太阳。本发明也提供一种携带式太阳能发电装置，更包含一全球卫星定位系统，可侦测太阳能电池的纬度，以调整太阳能板组的角度。

1.  一种太阳能发电装置，包含：
太阳能板组，具有聚光构件及太阳能电池，该聚光构件使太阳光聚焦于该太阳能电池上；
定位装置，根据该太阳能发电装置所在的纬度及使用时当天的日期，以调整该太阳能板组的角度；以及
发条机构，带动该太阳能板组随太阳转动，且转动速率与太阳移动速率一致，使该聚光构件持续对准太阳。

2.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其中该发条机构的转动速度是根据该太阳能发电装置所在的纬度及使用时当天的日期调整。

3.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其中该定位装置包含一角度定位器。

4.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其中该定位装置为手动。

5.  一种太阳能发电装置，包含：
太阳能板组，具有聚光构件及太阳能电池，该聚光构件使太阳光聚焦于该太阳能电池上；
定位装置，根据该太阳能发电装置所在的纬度，以调整该太阳能板组的角度；以及
发条机构，带动该太阳能板组随太阳转动，且转动速率与太阳移动速率一致，使该聚光构件持续对准太阳。

6.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其中该发条机构的转动速度是根据该太阳能发电装置所在的纬度调整。

7.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其中该定位装置包含一角度定位器。

8.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其中该定位装置为手动。

9.  一种太阳能发电装置，包含：
太阳能板组，具有聚光构件及太阳能电池，该聚光构件使太阳光聚焦于该太阳能电池上；
定位装置，根据该太阳能发电装置使用时当天的日期，以调整该太阳能板组的角度；以及
发条机构，带动该太阳能板组随太阳转动，且转动速率与太阳移动速率一致，使该聚光构件持续对准太阳。

10.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其中该发条机构的转动速度是根据该太阳能发电装置使用时当天的日期调整。

11.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其中该定位装置为手动。

12.  一种携带式太阳能发电装置，包含：
太阳能板组，具有聚光构件及太阳能电池，该聚光构件使太阳光聚焦于该太阳能电池上；
全球卫星定位系统，侦测该太阳能电池所在的纬度，以调整该太阳能板组的角度；以及
发条机构，带动该太阳能板组随太阳转动，且转动速率与太阳移动速率一致，使该聚光构件持续对准太阳。

太阳能发电装置
技术领域
本发明涉及一种太阳能发电装置，特别是涉及一种利用发条机构带动太阳能板组转动的太阳能发电装置。
背景技术
于地球能源日益枯竭的现今，节约能源及新能源的开发逐渐为人们所重视。太阳能是取之不尽、用之不竭的能源，故太阳能发电现今已广被使用于各项产品上。
现有固定型太阳能发电系统利用固定型支架，固定于地面进行发电。其太阳能电池受光面朝向正南方(以北回归线以北的地方来说)，太阳能电池的仰角则设定与系统设置地点的纬度相同。
由于太阳在一天中，会由东方移向西方，因此，固定型太阳能发电系统一天之中，只有正午一段时间太阳光可直射于太阳能电池。
然而，太阳能电池的发电效率，决定于太阳光照射于太阳能电池的量。当太阳光直射太阳能电池时，发电量最大；而太阳光照射于太阳能电池角度愈斜时，水平分量愈大，垂直分量愈小，故发电量则愈少。因此，此固定型太阳能发电系统，仅有正午时段能产生最大发电量，在其他时段，则因太阳斜射，发电量降低。
所以，遂有采用追踪太阳运动的装置以使太阳能电池随时正对太阳，如双轴式太阳追踪装置。采用此追踪装置追踪太阳甚为准确，且也可有效提高发电量，但却也增加系统的复杂度及成本，且也需耗费部分电力追踪太阳。同时此太阳追踪装置也为固定，无法随身携带、或装设于移动的交通工具上。因此，如何节省装置的成本及简化系统之复杂度，同时能获得最大发电量，且又便于携带，为本发明所欲解决的课题。
发明内容
现有太阳追踪装置结构复杂，且需耗费部分电力追踪太阳，同时装置皆为固定，无法轻易移动。本发明目的在于提供一种太阳能发电装置，可大量简化装置的结构，且装置作动不需耗费多余电力，同时亦为携带式，可解决先前技术所存在的问题或缺点。
为达上述目的，本发明提供一种太阳能发电装置，包含：太阳能板组，具有一聚光构件及一太阳能电池，聚光构件使太阳光聚焦于太阳能电池上；一定位装置，根据太阳能发电装置所在的纬度及使用时当天的日期，以调整太阳能板组的角度；以及一发条机构，带动太阳能板组随太阳转动，且转动速率与太阳移动速率一致，使聚光构件持续对准太阳。
本发明也提供一种太阳能发电装置，包含：一太阳能板组，具有一聚光构件及一太阳能电池，聚光构件使太阳光聚焦于太阳能电池上；一定位装置，根据太阳能发电装置所在的纬度，以调整太阳能板组的角度；以及一发条机构，带动太阳能板组随太阳转动，且转动速率与太阳移动速率一致，使聚光构件持续对准太阳。
本发明再提供一种太阳能发电装置，包含：一太阳能板组，具有一聚光构件及一太阳能电池，聚光构件使太阳光聚焦于太阳能电池上；一定位装置，根据太阳能发电装置使用时当天的日期，以调整太阳能板组的角度；以及一发条机构，带动太阳能板组随太阳转动，且转动速率与太阳移动速率一致，使聚光构件持续对准太阳。
此外，本发明也提供携带式太阳能发电装置，包含：一太阳能板组，具有一聚光构件及一太阳能电池，聚光构件使太阳光聚焦于太阳能电池上；一全球卫星定位系统，侦测太阳能电池所在的纬度，以调整太阳能板组的角度；以及一发条机构，带动太阳能板组随太阳转动，且转动速率与太阳移动速率一致，使聚光构件持续对准太阳。
利用上述本发明的技术特征，可不需消耗电力，即可追踪太阳发电，且装置构造简单，又便于移动携带，可节省下许多制造成本。
以下详细叙述本发明和特征以及优点，其内容足以使任何熟悉相关技术者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟悉相关技术者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明用以示范与解释本发明的原理，并非用以限定本发明的范畴。
附图说明
图1为本发明第一实施例的太阳能发电装置的构造示意图；
图2为本发明第一实施例的太阳能发电装置的结构侧视图；
图3为本发明第一实施例的发条机构构造图；
图4为本发明第一实施例的太阳能发电装置使用时的状态图；
图5为本发明第二实施例使用全球定位系统的携带式太阳能发电装置。
主要元件符号说明
θ   转动杆与水平的俯角角度
β   定位杆仰角角度
a-a’转轴方向
1    太阳能发电装置
12   支架本体
121  支撑架
122  转动杆
1221 第一端
1222 第二端
123  固定杆
124  定位杆
14   定位装置
16   太阳能板组
161  聚光构件
162  太阳能电池
18   发条机构
181  发条
182  齿轮
183  转轴
184  旋钮
2    携带式太阳能发电装置
24   全球卫星定位系统
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参阅图1为本发明实施例太阳能发电装置的构造图。本发明实施例太阳能发电装置1系由一支架本体12、一定位装置14、一太阳能板组16及一发条机构18所构成。
如图1所示，支架本体12包含立于地面之二支撑架121、连设于二支撑架121的一转动杆122、固定于转动杆122上的一固定杆123、及设于固定杆123上的一定位杆124。
支撑架121为二杆状物，立于地面上且朝向地心，中间间隔一段距离，较佳地是二支撑架121互相平行，垂直且朝地心立于地面上。其用以支撑整个太阳能发电装置1。转动杆122，为一圆形杆体，具有一第一端1221及一第二端1222，此二端1221及1222分别装设于二支撑架121上，且转动杆122第二端1222沿水平向下倾斜一个俯角θ，如图1所示的俯角θ，此俯角θ是依太阳能发电装置1所在的纬度设定，例如以北回归线通过的嘉义来说，因北回归线为北纬23.5度，故此俯角θ是设定为23.5度(对嘉义来说)。转动杆122于二支撑架121上旋转，如图1中所示，其绕着aa’轴转动。固定杆123装设固定于转动杆122上，其与铅垂线(指向地心方向，即支撑架121方向)夹有θ的角度，且其会随着转动杆122转动。定位杆124装设于固定杆123上，且可于固定杆123上调整其仰角角度β，此仰角β依据使用者使用此太阳能发电装置1当天的日期来推估太阳所在的仰角角度；同时当定位杆124装设于固定杆123上时，定位杆124令其指向东方，如图2所示。如此，定位杆124也会随着转动杆122转动而跟随其旋转，此部分将于下述详细说明。
再请回至图1，定位装置14，是由一角度定位器14所构成，较佳而言，为一量角器。设于固定杆123上的定位杆124的仰角β是由此角度定位器测量，使太阳能发电装置1能准确地对准太阳。值得注意的是，此角度定位器的0度线是会平行于aa’轴。
太阳能板组16，由一聚光构件161及一太阳能电池162构成，聚光构件161可使太阳光聚焦于太阳能电池162上，较佳而言，聚光构件161为一凸透镜。而太阳能电池162，为一块可吸收太阳光，而将光能转换为电能的装置，此与现有太阳能电池技术相雷同。
请参阅图3，其为本发明一实施例发条机构18的构造图。发条机构18由一发条181及多个齿轮182所组成，且发条181中心可延伸一转轴183，转轴183另一端并可套接一旋钮184。此发条机构18是运用现有发条的构造，在此处不再赘述。值得注意的是，本发明发条机构18与旧式发条时钟的发条相同，亦即上紧发条181松开后，可使齿轮182于十二小时带动物体转动180度。再请配合图1所示，而本发明发条机构18用以带动支架本体12的转动杆122转动，故本发明发条机构18将使转动杆122在十二小时中，可转动180度。
请参阅图1，太阳能发电装置1组装时，首先先将角度定位器14贴设于固定杆123一面上，且其0度线是会与aa’轴平行，并使固定杆123通过角度定位器14中心且对准于其刻度90度处，如此角度定位器14是被此固定杆123均分为二部分。接着将固定杆123固定于转动杆122上，并朝向地心方向，如此固定杆123可随着转动杆122绕着aa’轴而转动。而后，架设支架本体12，将二支撑架121互相平行立于地面。再将转动杆122二端1221及1222枢接于二支撑架121上，且依据太阳能发电装置所在的纬度，直接等同于俯角θ，使转动杆122第二端1222向下倾斜与水平面夹θ角。
接着于定位杆124上一端，装设一聚光构件161，测量其焦距处，在焦距处装设一太阳能电池162，使聚光构件161的焦点恰好位于太阳能电池162上，如此可使太阳能电池162获得最大电量，且太阳能电池162的大小也可缩小，节省成本。接着将此定位杆124装设于固定杆123且通过角度定位器14的圆心处，如此使用者系可依使用太阳能发电装置1的日期而计算出太阳的仰角，而配合太阳升起的仰角角度调整定位杆124的仰角β。接着装设发条机构18于转动杆122第一端1221，由发条机构18的齿轮182(参阅图3)带动转动杆122转动。如此完成本发明太阳能发电装置1的组装。
当使用此太阳能发电装置1发电时，以北纬23.5度北回归线通过的区域为例，先将此太阳能发电装置1放置于地面上，并使此装置1的转动杆122第二端朝向南方。而定位杆124会指向东方。依据所在纬度(本实施例为23.5度)而调整转动杆122与水平的俯角Θ为23.5度。此时再依照使用时，当天的日期求出的太阳的仰角角度，对照角度定位器14的角度而设定定位杆124的仰角β。举例来说，以北纬23.5度的夏季7月21日(此是北半球夏至)为例，太阳的仰角经计算后为113.5度，故需于角度定位器14上调整定位杆124的仰角β为113.5度，而后将固定杆123朝向地心，如此定位杆124会自动朝向东方。此时再旋转发条机构18的旋钮184数次，发条呈一紧缩状态，而于放松旋钮后，因齿轮的动力转换，使发条181慢慢释放，也使转动杆122缓慢旋转，而因发条181可使转动杆122于十二小时可转动180度，此旋转速率与太阳移动速率一致，如此使此装置1的聚光构件16可持续对准太阳，由东方一直追随太阳至西方，不需耗费任何电力，即可持续获得最大发电量。
如图4所示，为太阳能发电装置1于使用时的状态图。在此图中，为说明方便，省略部分构件。在太阳能发电装置1使用时，依太阳的纬度而设定好定位杆124的仰角β后，使聚光构件161及太阳能电池162对准太阳，接着旋紧发条181(参阅图3)，而太阳能发电装置1开始作动。如图4所示，太阳于早上八点钟时，是于天空东方，而太阳能发电装置1的聚光构件161及太阳能电池162是对准之。当时间到达中午12点时，太阳升至天顶，此时太阳能发电装置1的聚光构件161及太阳能电池162也因发条181的动作(其带动固定杆、转动杆及定位杆转动)而使其也能对准于太阳，又经历了四小时后，下午四点钟时，太阳已移至天空西方，而聚光构件161及太阳能电池162也在发条181的带动下，而追随太阳至天空西方，如此即不需耗费电力，而可使用太阳能发电装置1。
值得一提的是，此太阳能发电装置1的发条机构18所带动的转动速度可根据太阳能发电装置1的所在纬度及使用当天的日期而调整。
请参阅图5，在本发明第二实施例中，可使用一全球卫星定位系统24，替代前一实施例的定位装置14，如此可侦测携带式太阳能发电装置2的纬度及日期，而去调整定转动杆的俯角θ及定位杆124的仰角β，使其能面向太阳。如此本发明携带式太阳能发电装置2可装设于车、船等移动性的交通工具上，待其不移动时，令此装置2朝向南方，侦测此车、船所在的纬度，并依据当天日期，而调整定转动杆的俯角θ及定位杆124的仰角β，而可使此装置2于任何地点皆能进行发电。
现有太阳能发电装置结构复杂，成本昂贵，且需消耗部分电力，以驱动马达使太阳能电池转动随时朝向太阳。本发明完全以手动方式，不需耗费任何电力，利用发条的构造原理，使定位杆上的聚光构件能随时追随太阳，如此随时皆可获最大发电量，有效改进现有技术的问题及缺点。
虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的权利要求。