TW201314099A

TW201314099A - 橋式太陽光照明導光系統

Info

Publication number: TW201314099A
Application number: TW100133710A
Authority: TW
Inventors: Ke-Xun Liu
Original assignee: Marvels Solar Co Ltd
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-04-01

Abstract

一種「橋式太陽光照明導光系統」，主要係在兩個豎立的太陽光傳輸管件間，樞設有一導光橋，同時在導光橋兩側設有多組日光收集器，並藉由導光管組將光線分別導入兩側的傳輸管件；另外在導光橋的一端及底部分別各設有一傳動機組，能分別帶動導光橋以其軸心旋動及推動日光收集器沿著導光橋的軸向作直線偏移，以3D方位調整方向及對準日光，同時將光線經日光收集器、導光管組、傳輸管件導入需要光能及熱能處，能作為室內照明、造景、調溫、發電、蓄能等，建築的整體規劃設計。

Description

橋式太陽光照明導光系統

本發明「橋式太陽光照明導光系統」，係為一種將太陽光及能量直接接收、導引及應用於住宅或辦公大樓內部的系統設計。

利用太陽的能量來從事科學的昌明活動，是一種最環保，且不破壞大自然的方式，由於太陽本身具備著豐沛的光能與熱能，這種能量不但可以直接取之使用，亦可加以儲存並轉換成新的能量，使用在住宅或辦公的大樓裡的園藝、造景、室內照明、發電(熱)等能源上，則可以節省電力資源及社會成本，同時更貼近於自然。

在一個社區或辦公大樓的人口集中區，為了生活的便利性，多半在大型的建築物內設有中庭的造景設計，而造景中又多半栽種有花卉植物或設置水池生態，為了使造景更接近自然，往往在中庭的頂部使用了可透光的半透明天花板或玻璃材質，但在戶外的太陽光光線經過了該半透明的板片再透至中庭，照明度已經明顯不足，使得中庭容易潮濕及陰暗是其缺點；另外為求較佳的照明，往往必需另外再加設燈具或燈泡，使得電力的供給更為吃重，亦增加許多成本；此時若能使用太陽能的裝置，則不但可以利用自然的光源，同時收集熱能應用在其他的加熱或發電，則可以節省許多能量的費用。

針對這個需求，本發明人曾研發相關之太陽能導光結構，如：本國專利申請第099114425號「太陽光照明導光系統」、第099215905號「高效能太陽光照明導光系統」及第100214785「高能量太陽光照明導光系統」等，均能達到到將大陽光導入室內作照明、裝潢、儲熱等功能，而得到良好的成效，惟太陽能的相關零件所需精度較高，因此購置該等基本零件費用偏高，是其中美中不足之處，同時導光的管件所佔的體積還可以再予精簡，但光線應更為充足，故本發明人秉著積極求新、精益求精的精神，再予研發，終於創獲本發明之橋式太陽能導光系統，能在此一系列產品上得到成本更低、體積更小、組裝容易、光線散失少(即聚光、導光更佳)的太陽能導光系統設計。

本發明之主要目的，係設計一種橋式太陽光照明導光系統，藉由二傳輸管件間樞設有一導光橋的方式，並在導光橋的一端及下方各設一傳動機組，以調整導光橋作3D的方向調節，使太陽光線被導入封閉的導光管件中，以達到室內的光能及熱能的使用，同時亦能省卻習用昂貴的零件為目的。

本發明之另一目的，在將上述的二相對的傳輸管件的高度設為具有高低差，並使導光橋呈一傾斜式的設置，則依所在地的空間因素，能更方便而快速的使用本案來對準日光。

本發明之又一目的，在於本發明的導光管組，係由中央一個導光管的周圍設置六個環繞的導光管為排列，這種設計除了能更為節省空間，同時，分別各以一半的數目分別朝向導光橋的二端將光線導引出去，使光線能更方便地被帶出應用。

本發明之再一目的，在本發明的光線導引路徑中加設紫外線光濾鏡或紅外線光濾鏡，使被導引的光線能去除紫外線或紅外線，並加以分離或使用，如此則可以將太陽光應用在照明、加熱、儲能、美容等產業上，使建築物裡具有多項自然的科技文明。

為使　貴審查委員能清楚了解本發明之內容，僅以下列說明搭配圖式，說明如后。

請參看第1、2A圖所示，本發明至少包含有：二相對的傳輸管件10,100，具有相對的接頭11,110作為軸承，並且再縱向延伸設有直管12,120，以及橫向的延伸管13,130；而在接頭11,110、直管12,120、延伸管13,130之間具有轉角處係分別各設有一導光反射鏡14,15,140,150。

該二相對的傳輸管件10,100的高度依實際上的運用，可具有高低差以利對準太陽，也可以在赤道附近國家實施本發明時傳輸管件10,100係採用同樣的高度，而使中央的導光橋40呈水平設置；上述的傳輸管件10,100周邊也可適當的加上支架，以利固定，惟此乃習知技藝即可變化應用，不多贅述。

前述傳輸管件10,100的延伸管13,130可連通至需要照明之處，故設置的方向不必要同一，但本案繪製實施例係為同向(如第1圖係皆朝右設置)，該延伸管13,130亦可依需要再設彎角並配合導光反射鏡將光線再次導引，惟皆為前述之技術變化，不再一一贅述。

另外，該延伸管13,130在實施時，於末端可以加設光纖光纖管線，用以傳導連通至需要照明，為本案的又一應用的實施方式。

請參看第1、2A、6A圖所示，一導光橋40，係連接於二傳輸管件10,100的接頭11,110間，係具有一支撐架體41，並視需要可增設一上蓋410，同時在導光橋40兩端的支撐架體41內分別各設有一截外管42，用以束圍導光管組60(容後詳述)。

請參看第1、3A、5圖所示，數組日光收集器50，最佳實施例是七對日光收集器50分別設於導光橋40的支撐架體41兩側邊，包含有一弧形主反射盤51，於中心位置設有一中孔52，在該中孔52前方的適當距離處，以支架54固定有次反射鏡53，使得日光光線L射在主反射盤51，並投射至次反射鏡53，再由次反射鏡53收集並射入該中孔52內。

請參看第1、5圖所示，一導光管組60，係設於導光橋40內，且在該導光管組60內設多個導光管61,62,63,64且數目與上揭日光收集器50的數目相同，例如：本案係以七對(即十四根)導光管61,62,63,64為實施例，同時設置上的搭配如第5圖的虛綫範圍所示，在導光橋40的前、後對構成相互對稱的設置。

以下即詳細說明，每一根導光管61,62,63,64皆由一彎管610,620,630,640及一軸管611,621,631,641樞接而成的狀態，則請參看第1、3A、5圖所示，導光橋40前、後兩對第一導光管61之彎管610一端與日光收集器50的中孔52相接，另一端則與軸管611樞接，而該軸管611則以適當的角度伸入並沿著導光橋40進入外管42內，如第3A圖所示，該軸管611的管徑係置於外管42的左、右兩側位置，同時在該彎管610與軸管611間具有轉彎處均設有導光反射鏡70，以利將光線L順利導引推進(請配合參看第2A圖所示)。

請參看第1、3B、5圖所示，導光橋40前、後兩對第二導光管62之彎管620一端與日光收集器50的中孔52相接，另一端則與軸管621樞接，而該軸管621則以適當的角度伸入並沿著導光橋40進入外管42內，如第3B圖所示，該軸管621的管徑係置於外管42的左、右兩側略偏上方位置，同時在該彎管620與軸管621間具有轉彎處均設有導光反射鏡70，以利將光線L順利導引推進(請配合參看第2A圖所示)。

請參看第1、3C、5圖所示，導光橋40前、後兩對第三導光管63之彎管630一端與日光收集器50的中孔52相接，另一端則與軸管631樞接，而該軸管631則以適當的角度伸入並沿著導光橋40進入外管42內，如第3C圖所示，該軸管621的管徑係置於外管42的左、右兩側略偏下方位置，同時在該彎管630與軸管631間具有轉彎處均設有導光反射鏡70，以利將光線L順利導引推進(請配合參看第2A圖所示)。

請參看第1、3D、5圖所示，導光橋40中間兩對第四導光管64之彎管640一端與日光收集器50的中孔52相接，另一端則與軸管641樞接，而該軸管641則以適當的角度伸入並沿著導光橋40進入外管42內，如第3D圖所示，該軸管641的管徑係恰置於外管42的正中央位置，但分別朝前、後方而延伸，同時在該彎管640與軸管641間具有轉彎處均設有導光反射鏡70，以利將光線L順利導引推進(請配合參看第2A圖所示)。

請參看第3A、3B、3C、3D圖所示，太陽光線L自日光收集器50的主反射盤51聚焦，再投射至次反射鏡53，再將光線L反射進入中孔52，使光線L再分別經彎管610,620,630,640、導光反射鏡70及軸管611,621,631,641，將光線L如第2A或2B圖所示，分別進入二相對的傳輸管件10,100中，被導光反射鏡14,15,140,150的導引而分別經過了接頭11,110、直管12,120、延伸管13,130而將光能及熱能傳到所需要的地方(比如：室內)。

請參看第1、4A、4B圖所示，第一傳動機組20係設於一側的傳輸管件10及導光橋40間，該第一傳動機組20包括有一動力源21及可伸縮的推桿22，其中該動力源21及推桿22係被一固定於傳輸管件10上的支桿23所樞接，且在推桿22末端又以一支桿24與另一旋桿25所連接，且該旋桿25係與導光橋40的支撐架體41所固接，則當第一傳動機組20以動力源21將推桿22伸出時，可以支桿24、旋桿25帶動支撐架體41旋轉一定的角度，再請配合參看第4A、4B、6A、6B圖所示，當第一傳動機組20以動力源21將推桿22伸出時，旋桿25帶動支撐架體41旋轉一定的角度，而(如第4B圖所示)使位於X1軸方向的諸日光收集器50，以Z軸(即導光橋40的軸向)為中心旋動，使諸日光收集器50能呈右偏斜或左偏斜(如第6A、6B圖所示)來對準太陽。

請參看第1、2A、2B圖所示，第二傳動機組30係設置於導光橋40的支撐架體41下方，包括有一動力源31及可伸縮的推桿32，且該推桿32係與一平行於支撐架體41底部的連動桿33相接；請參看第2A、2B、3A圖所示，在諸日光收集器50下方的彎管610,620,630,640係向下各凸設有一擺動桿34，而諸擺動桿34的另端則樞設於連動桿33上，則當第二傳動機組30以動力源31將推桿32頂出，能推動連動桿33，將每一擺動桿34偏移旋轉，相對地使每一對的日光收集器50(如第4A圖所示)，以X1為軸而旋動，此時如第3A、3B圖所示，在日光收集器50下方的彎管610,620,630,640與軸管611,621,631,641樞接，故當日光收集器50被旋動時，即以此為旋轉中心，由於其他構件如：導光橋40內部的支撐架體41、外管42及軸管611,621,631,641等構件並不受影響，如此即可如(第2B圖所示)由推桿32推動擺動桿34而旋動日光收集器50的仰角以對準太陽。

請參看第1圖所示，由第一傳動機組20來調整導光橋40以Z軸為旋動軸，將X或X1軸旋動，而以第二傳動機組30來調整日光收集器50的仰角，同時因為二相對的傳輸管件10,100具有高度差，故導光橋40本身即為一傾斜體，適合在全球各地對準太陽的軌跡，對準更為方便，此種設計能取代習用昂貴的3D追日系統，在造價上更符合經濟效益。

另外，本發明以一組導光橋40，在兩端搭配二個傳輸管件10,100來傳導日光，這是最能節省管件的模式，且不佔空間，並可以陣列式排組，以集中管理。

請參看第3A、3B、3C、3D圖所示，在日光收集器50下方所接設的彎管610,620,630,640內部，可分別設有一可反射出紫外線(UV)及紅外線(IR)的濾鏡80,81，該二濾鏡80,81係為活動式的設計，可隨時予以調整設置或取消(例如：折合)；其中，由於該反射出紅外線的濾鏡81同時也反射出了熱能，則在該反射的相對位置可設一太陽能板82以吸收熱能，並予儲存作為加熱或轉換其他能源(發電)之用，而被分離出紅外線的日光則可適用在夏天的照明；反之，若將反射出紅外線的濾鏡81收合或取出，則含有紅外線的日光能增加溫度，適用於冬天增加室溫之用。

上述可反射出紫外線的濾鏡80，亦可直接設罩設於日光收集器50的中孔52上，用以過濾對人體有害的紫外線，以便讓其他的光線通過，亦為另一種實施例。

另外，在傳輸管件10,100及導光管組60等管件內部係鍍上反光膜或貼上反光膜，以減少光線的散失。

唯，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍，其他如附加各種習知既有的相關機件，在不脫離本發明之精神與範圍下所作之等效取代與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

10．．．傳輸管件

11．．．接頭

12．．．直管

13．．．延伸管

14．．．導光反射鏡

15．．．導光反射鏡

100．．．傳輸管件

110．．．接頭

120．．．直管

130．．．延伸管

140．．．導光反射鏡

150．．．導光反射鏡

20．．．第一傳動機組

21．．．動力源

22．．．推桿

23．．．支桿

24．．．支桿

25．．．旋桿

30．．．第二傳動機組

31．．．動力源

32．．．推桿

33．．．連動桿

34．．．擺動桿

40．．．導光橋

41．．．支撐架體

410．．．上蓋

42．．．外管

50．．．日光收集器

51．．．主反射盤

52．．．中孔

53．．．次反射鏡

54．．．支架

60．．．導光管組

61．．．第一導光管

610．．．彎管

611．．．軸管

62．．．第二導光管

620．．．彎管

621．．．軸管

63．．．第三導光管

630．．．彎管

631．．．軸管

64．．．第四導光管

640．．．彎管

641．．．軸管

70．．．導光反射鏡

80．．．濾鏡

81．．．濾鏡

82．．．太陽能板

L．．．光線

第1圖　係本發明將上蓋打開之結構示意圖。

第2A圖　係本發明之縱剖結構動作示意圖1。

第2B圖　係本發明之縱剖結構動作示意圖2。

第3A圖　係本發明於第一導管處之橫剖結構圖。

第3B圖　係本發明於第二導管處之橫剖結構圖。

第3C圖　係本發明於第三導管處之橫剖結構圖。

第3D圖　係本發明於第四導管處之橫剖結構圖。

第4A圖　係說明本發明導光橋旋動之動作圖1。

第4B圖　係說明本發明導光橋旋動之動作圖2。

第5圖　係本發明導光橋之俯視圖。

第6A圖　係本發明於傳輸管件接頭處之橫剖動作視圖(1)。

第6B圖　係本發明於傳輸管件接頭處之橫剖動作視圖(2)。