太陽能收集車殼與車用太陽能系統的製作方法
2023-07-13 08:34:36 1
專利名稱：太陽能收集車殼與車用太陽能系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能(熱能)收集器(solar thermal collector)與包含該太陽能收集器的系統，尤其是指使用太陽能收集器作為車殼以及包含該車殼的車用太陽能系統。
背景技術：
現行車輛大多以石化燃料(例如汽油或柴油)作為驅動能源，然而石化燃料卻已面臨耗竭且會造成環境汙染。有鑑於此，採用電力驅動的車輛漸成主流趨勢，其中，太陽能由於其潔淨與永續的特性而廣受重視，然而，如何運用太陽能於車輛上仍存在許多問題。舉例而言，由太陽能電池(solar cell)製作的太陽能板的能量轉換率偏低且製作成本較高。 另一方面，太陽能(熱能)收集器雖已廣泛用於太陽能熱水器上，但若直接將該種太陽能收集器安裝於車輛上則極不美觀。
發明內容
為解決上述問題，本發明提供一種太陽能收集車殼與車用太陽能系統，以能在同時考慮太陽能的吸收與轉換效率以及車輛外觀的前提下，將車輛所收集的太陽能轉換成電能或動能使用。本發明的具體實施例提供一種太陽能收集車殼，該車殼包含外板；內板，和外板之間具有間隔；密閉腔體，由該外板與該內板加以定義，用以容納工作流體。優選地，上述所述的太陽能收集車殼，更包含一真空裝置，該真空裝置位於該外板的外側。優選地，上述所述的太陽能收集車殼，該密閉腔體中還配置有筋材。優選地，上述所述的太陽能收集車殼，該外板與內板是由相同或是不同的材料製成。優選地，上述所述的太陽能收集車殼，該車殼為一體成型。優選地，上述所述的太陽能收集車殼，該外板的外表面上塗布有吸熱材料的塗層。優選地，上述所述的太陽能收集車殼，該內板的內表面上塗布有吸熱材料的塗層。優選地，上述所述的太陽能收集車殼，該外板是由透明材料或是具有良好吸熱與導熱特性的材料所製成。優選地，上述所述的太陽能收集車殼，該內板是由透明材料、具有良好吸熱與導熱特性的材料、或是隔熱材料所製成。優選地，上述所述的太陽能收集車殼，該透明材料包含玻璃與塑料。優選地，上述所述的太陽能收集車殼，該具有良好吸熱與導熱特性的材料包含金屬、合金及其混合物。優選地，上述所述的太陽能收集車殼，該車殼設置於車輛可暴露於陽光中的部位。優選地，上述所述的太陽能收集車殼，該部位包含車頂、引擎蓋、行李箱蓋、車門及車窗。
優選地，上述所述太陽能收集車殼裝設於車頂、前蓋(引擎蓋)、後蓋(行李箱蓋)、車門、車窗或是其它車輛會暴露在陽光中的部位。本發明具體實施例的另一方面提供一種車用太陽能系統，包含上述之太陽能收集車殼；以該等太陽能收集車殼所收集的太陽能作為能量來源的致動機構；以及連接該等太陽能車殼與該致動機構的連接管路。優選地，上述所述的車用太陽能系統，該致動機構為熱能致動機構。優選地，上述所述的車用太陽能系統，該致動機構為壓力致動機構。
優選地，上述所述的車用太陽能系統，該熱能致動機構為史特靈引擎。優選地，上述所述的車用太陽能系統，該壓力致動機構為氣壓缸。本發明具體實施例上述技術方案中的至少一個具有下列有益效果(I)可在兼顧外觀以及太陽能的捕捉(收集)效果的考慮下自由設計車殼外型；(2)車輛的車頂、引擎蓋、行李箱蓋、車門、車窗以及/或是其它任何會暴露於陽光中的部位皆可設計成太陽能(熱能)收集器，增加收集太陽能的面積；(3)充分利用清淨能源，落實節能減碳的環保概念。除此之外，倘若配合適當的發電機與充電設備，裝設本發明的車用太陽能系統(包含太陽能收集車殼)的車輛可行駛更長的距離，因而大幅減少所需攜帶的蓄電池數量，此效能在陽光普照的地區將更為顯著。另外，若搭配使用太陽能驅動空調機，則該種車輛更可在烈日當空時，將所收集的太陽能轉換成運轉空調機的能源，進而減少耗費蓄電池中的電能。綜言之，因太陽能提供了一部分車輛運行時所需能量，故無論是作為車輛的動力來源或是用以供電給車內設備，裝設本發明的車輛當可減輕對石油或天然氣燃料的依賴。本發明的技術內容、特點與功效將隨下列敘述以及隨附圖式而更加顯明。
圖UA)至圖I(D)為太陽能收集車殼的示意圖；圖2為依照本發明一實施例的車用太陽能系統的示意圖；以及圖3為依照本發明另一實施例的車用太陽能系統的示意圖。元部件符號說明I太陽能收集車殼2陽光(太陽能)3連接管路4史特靈引擎5氣壓缸6發電機7傳動元件8冷凝器9電動泵浦10 動能11 電能
51第一閥門52第二閥門101 外板103 內板105密閉腔體107工作流體109 塗層111真空裝置
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對本發明進行詳細描述。現將參照附圖進一步詳細說明本發明。第一實施例本發明第一實施例是關於太陽能收集車殼I。圖I㈧至I⑶呈現依照本發明第一實施例的太陽能收集車殼I的結構示意圖。在本實施例中，太陽能收集車殼I包含外板101、和外板101之間具有間隔的內板103、由外板101與內板103所定義的密閉腔體(closedchamber) 105，其中有工作流體107充填於密閉腔體105內，而工作流體107可為液體，一般常用的選項為水、戊烷、乙醇或乙醚，工作流體107亦可為氣體，其中以氦氣、氫氣或空氣較為常見，而熟悉本技術的工作人員自可依其所需選擇合適的工作流體種類。此太陽能收集車殼I或為一體成型、或是將分別製造的外板101與內板103接合併密封所製成。請參照圖UA)與1(B)，外板101是指車體結構中朝向外界陽光2(太陽能)的板材，而內板103則指車體結構中朝向內部乘客的板材。外板101與內板103可由相同或是不同的材料製作而成。舉例而言，外板101的材料可為玻璃或透明塑料的透明材料，例如聚氯乙烯(PVC, polyvinylchloride),或是具有良好吸熱與導熱特性的材料,例如各類金屬、合金或其混和物。內板103亦可搭配外板而由透明材料或是具有良好吸熱或導熱特性的材料製成，以及/或是由隔熱材料製成。又，可於外板101的外表面(未接觸工作流體107之偵U上塗布吸熱材料的塗層109(圖1(B))，用以提高太陽能的熱能收集效率、降低輻射損失；同理，亦可於內板103的內表面(接觸工作流體之側)上塗布吸熱材料的塗層109(圖1D)。此外，太陽能收集車殼I更可包含真空裝置111，如圖I(C)與I(D)所示，用以減少車殼的熱能散失。該真空裝置111安裝於外板101的外側，其可為獨立的透明裝置，或者是由透明板(由透明材料製成的板材)、外板101 二者所包圍且加以抽真空的密閉空隙所形成。除此之外，太陽能收集車殼I的密閉腔體105可配置有形成於外板101以及/或是內板103上的多個筋材(rib)(圖中未呈現)，其具有提升車殼I的強度、增加密閉腔體105的導熱面積、引導工作流體107流動(須另透過適當設計)、作為間隔件(spacer)以定位、以及避免車殼I變形等各種功能。第二實施例本發明第二實施例是關於一種車用太陽能系統，該系統使用如第一實施例所述的太陽能收集車殼I。請參照圖2，依照本發明第二實施例的車用太陽能系統包含太陽能收集車殼I、熱能致動(heat activated)機構、發電機6、以及在上述三者之間的連接管路3。在本實施例中，太陽能收集車殼I設置在會暴露於陽光2中的車頂部位以接收陽光2(太陽能)，且其包含的工作流體107可收集並傳遞太陽能的熱能。此處，太陽能收集車殼I具有由鎂合金製成的外板101、鋁合金製成的內板103，以及由強化玻璃製成的透明板及外板101二者所包圍且加以抽真空的密閉空隙所形成的真空裝置111，以能減少車殼I的熱能散失，而在車殼I的密閉腔體105中更配置有導熱以及/或是導流用的筋材(圖中未呈現)，用以提升車殼I整體的吸熱效率。此外，在本實施例中，熱能致動機構為史特靈引擎(StirlingEngine)4，但本發明並不限於此，亦可使用其它類型的外燃機作為熱能致動機構。為避免不必要地混淆本發明，在此並不針對史特靈引擎4或其它外燃機作進一步詳述。繼續參照圖2，以下描述第二實施例的車用太陽能系統的運作流程。首先，位於車 頂部位的太陽能收集車殼I中的工作流體107因吸收陽光2 (太陽能)而升高溫度。接下來，高溫的工作流體107經由連接管路3而流進史特靈引擎4中，致使史特靈引擎4作動而將熱能轉換成動能10。接著，動能10驅動發電機6發電而產生電能11，所產生的電能11則可儲存於車輛的蓄電池(圖中未呈現)中，供給例如空調系統的電力。最後，從史特靈引擎4中流出的工作流體107再經由連接管路3流回位於車頂部位的太陽能收集車殼1，進行下一次由太陽能轉換成電能的循環。第三實施例本發明第三實施例是關於另一種車用太陽能系統，該系統使用如第一實施例所述的太陽能收集車殼I。請參照圖3，依照本發明第三實施例的車用太陽能系統包含太陽能收集車殼I、壓力致動(pressure activated)機構、閥門、冷凝器8、電動泵浦9、在上述各元件之間的連接管路3、以及傳動元件7。在本實施例中，太陽能收集車殼I設置在會暴露於陽光2中的引擎蓋部位以及車門部位二處，且該等車殼I包含的工作流體107可收集並傳遞太陽能的熱能。此處，太陽能收集車殼I的外板101為鋁合金、內板103為強化塑料，且在車殼I的密閉腔體105中配置有導流用的筋材(圖中未呈現)。此外，在本實施例中，壓力致動機構是指包含汽缸與活塞的氣壓缸5，其藉由汽缸內活塞的往複線性運動來作功，但本發明不限於此，亦可使用氣壓馬達或氣壓懸擺器等作為壓力致動機構。為避免不必要地混淆此發明，在此並不針對氣壓缸5等機構作進一步詳述。繼續參照圖3，以下描述第三實施例的車用太陽能系統的運作流程。首先，位於引擎蓋部位的太陽能收集車殼I中的工作流體107因吸收陽光2(太陽能)而膨脹，增加工作流體107的壓力。此時，靠近氣壓缸5的流入端的第一閥門51開啟、靠近氣壓缸5的流出端的第二閥門52關閉(請注意，流入端與流出端可位於氣壓缸5的同側或不同側)，吸收太陽能後的增壓工作流體107接著便沿連接管路3經由開啟的第一閥門51而衝入氣壓缸5中，推動汽缸內的活塞。接下來，第一閥門51關閉、第二閥門52開啟，因作功而減壓的工作流體107會從氣壓缸5流出，沿連接管路3經由第二閥門52進入冷凝器8，並由於凝結而進一步減少汽缸內的壓力，致使汽缸內的活塞回復原位。藉由上述活塞一來一往的往復運動，氣壓缸5就可輸出動能10至傳動元件7，帶動相關設備運作。其中，閥門的種類並無特另IJ限制，可為電子控制、機械控制、或是壓力控制式。另一方面，在冷凝器8中凝結成液體的工作流體107接著通過電動泵浦9而送至位於車門部位的太陽能車殼I中，並在其中吸收陽光2(太陽能)而汽化為氣體。最後，工作流體107經由連接管路3流回至位於引擎蓋部位的太陽能收集車殼1，進行下一次由太陽能轉換成動能的循環。承上所述，雖然已為求清楚而就若干細節詳加描述本發明，然而熟悉本技術人員當可實行落入本發明權利要求保護範圍內的各式變化與修正。因此，應將以上所述實施例視為說明而非限制，且本發明並不限於此處所列細節，而是涵蓋所有依本發明權利要求保護範圍內所作的簡單變化與等效者。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種太陽能收集車殼，其特徵在於，包含 外板； 內板，和外板之間具有間隔；以及 密閉腔體，由該外板與該內板加以定義，用以容納工作流體。
2.如權利要求I所述的太陽能收集車殼，其特徵在於，更包含一真空裝置，該真空裝置位於該外板的外側。
3.如權利要求I所述的太陽能收集車殼，其特徵在於，該密閉腔體中還配置有筋材。
4.如權利要求I所述的太陽能收集車殼，其特徵在於，該外板與內板是由相同或是不同的材料製成。
5.如權利要求I所述的太陽能收集車殼，其特徵在於，該車殼為一體成型。
6.如權利要求I所述的太陽能收集車殼，其特徵在於，該外板的外表面上塗布有吸熱材料的塗層。
7.如權利要求I所述的太陽能收集車殼，其特徵在於，該內板的內表面上塗布有吸熱材料的塗層。
8.如權利要求I所述的太陽能收集車殼，其特徵在於，該外板是由透明材料或是具有良好吸熱與導熱特性的材料所製成。
9.如權利要求I所述的太陽能收集車殼，其特徵在於，該內板是由透明材料、具有良好吸熱與導熱特性的材料或是隔熱材料所製成。
10.如權利要求8或9所述的太陽能收集車殼，其特徵在於，該透明材料包含玻璃與塑料。
11.如權利要求8或9所述的太陽能收集車殼，其特徵在於，該具有良好吸熱與導熱特性的材料包含金屬、合金及其混合物。
12.如權利要求I至9中任一項所述的太陽能收集車殼，其特徵在於，該車殼設置於車輛可暴露於陽光中的部位。
13.如權利要求12所述的太陽能收集車殼，其特徵在於，該部位包含車頂、引擎蓋、行李箱蓋、車門及車窗。
14.一種車用太陽能系統，其特徵在於，該系統包含 如權利要求I至13中任一項所述的太陽能收集車殼； 以該等太陽能收集車殼所收集的太陽能作為能量來源的致動機構；以及 連接該等太陽能車殼與該致動機構的連接管路。
15.如權利要求13所述的車用太陽能系統，其特徵在於，該致動機構為熱能致動機構。
16.如權利要求13所述的車用太陽能系統，其特徵在於，該致動機構為壓力致動機構。
17.如權利要求14所述的車用太陽能系統，其特徵在於，該熱能致動機構為史特靈引擎。
18.如權利要求15所述的車用太陽能系統，其特徵在於，該壓力致動機構為氣壓缸。
全文摘要
本發明提供一種太陽能收集車殼與車用太陽能系統，該太陽能收集車殼包含外板；和外板之間具有間隔的內板；由外板與內板加以定義的密閉腔體，用以容納工作流體。此外，該太陽能收集車殼更可包含一真空裝置。除此之外，太陽能收集車殼可設置於車頂、引擎蓋、行李箱蓋、車門、車窗或是其它車輛會暴露在陽光中的部位。該車用太陽能系統包含如上所述的太陽能收集車殼；以該等車殼所收集的太陽能作為能量來源的致動機構；以及連接太陽能車殼與致動機構的連接管路。該致動機構可為熱能致動機構或壓力致動機構，用以將所收集的太陽能轉換成電能或動能而供後續使用。該太陽能收集車殼可在兼顧外觀以及太陽能的捕捉效果的考慮下自由設計車殼外型。
文檔編號F24J2/50GK102815340SQ20111015577
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月10日 優先權日2011年6月10日
發明者黃貴明 申請人:黃貴明