Оконные жалюзи для сбора солнечной энергии с регулируемым положением

Оконные жалюзи для сбора солнечной энергии с регулируемым положением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение касается оконных жалюзи, собирающих солнечную энергию, в частности оконных жалюзи, содержащих солнечные панели с регулируемым положением.

Окна являются важной частью наших домов. Одна из их основных функций - позволить солнечному свету проходить внутрь домов либо блокировать прохождение солнечного света. В недавнем прошлом были выдвинуты идеи по установлению в окнах солнечных панелей для сбора солнечной энергии и преобразованию ее в электричество. Одно из таких решений - продукт LumiWall от компании Шарп, сочетающий генерирование солнечной энергии, передачу дневного света и освещение. В продукте LumiWall множество тонкопленочных солнечных панелей встроены в стекло для преобразования солнечной энергии в электричество в дневные часы и обеспечения освещения в виде излучения светоизлучающих диодов белого света в ночное время. Продукт LumiWall на самом деле не вырабатывает много электроэнергии для домашнего использования; его задача - создать красивое с эстетической точки зрения автономное устройство освещения.

Однако среди всех имеющихся решений не существует решения для оконных конструкций, в особенности оконных жалюзи, так чтобы автономно проводилась оптимизация формы/позиционирования/положения для оптимального сбора солнечной энергии и ее преобразования.

Первая задача согласно вариантам осуществления настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить оконные жалюзи с регулируемым положением для повышения эффективности сбора солнечной энергии, в частности с регулированием положения солнечных элементов, установленных на оконных жалюзи, в зависимости от угла падения солнечного света.

По одному варианту осуществления настоящего изобретения предложены оконные жалюзи, содержащие солнечный датчик, амперметр, множество солнечных элементов, а также двигатель. В упомянутом варианте осуществления солнечный датчик выполнен с возможностью сбора солнечной энергии, амперметр выполнен с возможностью измерения выходного тока солнечного датчика для определения оптимального расположения солнечного датчика, соответствующего максимальному выходному току или расчетному выходному току, каждый из множества солнечных элементов выполнен с возможностью установки на соответствующей пластине оконных жалюзи, а также сбора солнечной энергии и преобразования ее в электричество, а двигатель выполнен с возможностью регулировки положения, в частности углов наклона, множества солнечных элементов на основе оптимального расположения солнечного датчика.

В данных предложенных оконных жалюзи солнечный датчик и амперметр могут быть использованы для определения зависимости между расположением солнечного датчика, углом падения солнечного света и эффективностью преобразования солнечной энергии. Расположение солнечного датчика учитывает его форму, угол наклона, позицию или положение. Кроме того, эта зависимость может быть использована для регулировки положения солнечных элементов для максимизации сбора солнечной энергии или сбора солнечной энергии по необходимости.

Предпочтительно солнечный датчик может быть расположен по существу в центральной части области, образованной множеством солнечных элементов, для обеспечения более точной информации, например, о влиянии угла падения солнечного света на сбор солнечной энергии, с целью более точной регулировки положения множества солнечных элементов.

Предпочтительно солнечный датчик может быть выполнен в форме колеса и содержать множество подсистемных солнечных датчиков. Амперметр дополнительно выполнен с возможностью измерения индивидуального выходного тока каждого подсистемного солнечного датчика, так чтобы обнаружить конкретный подсистемный солнечный датчик, генерирующий максимальный выходной ток или расчетный выходной ток. Положение конкретного подсистемного солнечного датчика можно использовать для представления расположения солнечного датчика.

При необходимости солнечный датчик может представлять собой простую солнечную панель, а ее наклонное положение может регулироваться вторым двигателем. Путем регулирования угла наклона солнечного датчика и измерения выходного тока при различных углах наклона угол наклона солнечного датчика может непосредственно использоваться для определения предпочтительного угла наклона множества солнечных элементов.

При необходимости оконные жалюзи могут дополнительно содержать запоминающее устройство для регистрации зависимости между временем и оптимальным расположением солнечного датчика. Такая зарегистрированная зависимость полезна для регулировки положения множества солнечных элементов.

Другая задача по одному варианту осуществления настоящего изобретения заключается в том, чтобы оконные жалюзи создавали освещение на основе заданного профиля, причем последний определяет зависимость между временем и расчетной интенсивностью света в заданной области.

При необходимости оконные жалюзи могут дополнительно содержать световой датчик, выполненный с возможностью измерения интенсивности света в заданной области, а также второе запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранения заданного профиля. Двигатель дополнительно выполнен с возможностью регулировки угла наклона множества солнечных элементов на основе выходного сигнала светового датчика и заданного профиля.

При необходимости оконные жалюзи могут дополнительно содержать накопитель энергии для накопления преобразованной в электричество энергии. Накопитель энергии может быть расположен так, чтобы быть распределенным в одной или нескольких полосах жалюзи, а это означает, что полученная энергия локально накапливается в одной или нескольких полосах жалюзи. Накопитель энергии может быть также размещен централизованным образом, будучи физически независимым от оконных жалюзи. Накопленное электричество может подаваться на световой источник для освещения заданной области или на любое устройство в доме.

Эти и другие аспекты, признаки и/или преимущества настоящего изобретения станут очевидны и будут разъяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.

Для более полного понимания настоящего изобретения, а также его преимуществ в последующем описании даются ссылки на прилагаемые чертежи, где:

на фиг.1 схематично показаны оконные жалюзи согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;

на фиг.2 показан пример солнечного датчика и амперметра по одному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.3 показан пример солнечного датчика и амперметра по одному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.4 представлена зависимость между углом наклона множества солнечных элементов и временем согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

На всех чертежах одинаковые или схожие ссылочные позиции будут представлять одинаковые или схожие блоки, функции или признаки.

В последующем описании на фиг.1 показано несколько оконных жалюзи согласно нескольким вариантам осуществления настоящего изобретения, при этом будут подробно описаны различные блоки, сопутствующие различным вариантам осуществления. Включение всех блоков в состав одной фигуры сделано исключительно для простоты описания и не следует думать, что каждый блок на фиг.1 является неотъемлемой частью настоящего изобретения.

В первом варианте осуществления, показанном на фиг.1, оконные жалюзи 100 содержат множество пластин 110, 120 и 130, а также множество солнечных элементов 112, 122 и 132. Каждый солнечный элемент выполнен с возможностью сбора солнечной энергии и преобразования ее в электричество. Каждый солнечный элемент может быть установлен на соответствующей полосе, причем крепление может быть жестким, а это значит, что перемещения полосы и солнечного элемента выполняются синхронно, либо крепление может быть гибким, а это значит, что перемещения полосы и солнечного элемента могут выполняться асинхронно. В последнем случае положение каждого солнечного элемента может регулироваться независимо от положения соответствующей полосы. Каждый солнечный элемент может представлять собой солнечную панель различного размера. Например, каждый солнечный элемент может иметь размер, сопоставимый с размером полосы, на которой он установлен, либо несколько солнечных элементов могут быть установлены на одной полосе. Кроме того, не требуется, чтобы на каждой полосе был установлен солнечный элемент. Оконные жалюзи 100 дополнительно содержат солнечный датчик 150, выполненный с возможностью сбора солнечной энергии и преобразования ее в электричество. Солнечный датчик 150 может представлять собой солнечную панель, независимую от множества солнечных элементов 112, 122 и 132. По размеру и форме солнечный датчик 150 может отличаться от одиночного солнечного элемента 112, 122 и 132, или он может иметь те же самые или схожие размер и форму, что и одиночный солнечный элемент 112, 122 и 132. Однако чтобы упростить описание, мы можем мысленно отделить солнечный датчик 150 от множества солнечных элементов 112, 122 и 132 в данном случае. Амперметр 160 измеряет выходной ток с солнечного датчика. Если в каких-то случаях имеются некоторых схемы/блоки, преобразующие выходной ток в напряжение и представляющие его этом виде, вольтметр также может применяться в настоящем изобретении. Солнечный датчик 150 и амперметр 160 вместе определяют оптимальное расположение солнечного датчика 150 в соответствии с углом падения солнечного света. Расположение солнечного датчика 150 может включать в себя положение, форму или другой измерительный показатель для описания расположения солнечного датчика 150. Оконные жалюзи 100 дополнительно предусматривают наличие двигателя 170 для регулировки положения, например угла наклона, множества солнечных элементов на основе оптимального расположения солнечного датчика 150. Если каждый солнечный элемент 112, 122, 132 жестко закреплен на соответствующей пластине 110, 120, 130, двигатель 170 может отрегулировать положение, т.е. угол наклона, каждой полосы, чтобы дополнительно отрегулировать положение каждого солнечного элемента. Если каждый солнечный элемент 112, 122, 132 гибко закреплен на соответствующей пластине 110, 120 и 130, двигатель может непосредственно отрегулировать положение каждого солнечного элемента или отрегулировать как полосы, так и солнечные элементы.

Путем измерения выходного тока солнечного датчика 150 на основе учета его различных расположений можно определить оптимальное расположение, соответствующее максимальному выходному току или расчетному выходному току. Оптимальное расположение может быть далее использовано для определения расположения, например, угла наклона, множества солнечных элементов, при котором далее может быть обеспечен максимальный ток или второй расчетный ток. Эта операция выполняется в автономном режиме без участия операторов.

Солнечный датчик 150 может принимать различные положения. В одном варианте осуществления солнечный датчик 150 может быть размещен по существу в центральной части области, образованной множеством солнечных элементов, что может точно отразить влияние угла падения солнечного света на преобразование солнечной энергии в электричество множеством солнечных датчиков. В других вариантах осуществления солнечный датчик 150 может быть помещен на краю оконных жалюзи, что предпочтительно в плане монтажа.

Вне зависимости от того, где и как установлен солнечный датчик 150, амперметр 160 может быть вплотную соединен с солнечным датчиком 150, что позволяет создать компактный блок, либо свободно соединен с солнечным датчиком 150, например, с помощью электрического провода, что создает удобство при монтаже.

На фиг.2 показан пример варианта осуществления солнечного датчика 150' по одному варианту осуществления изобретения. Солнечный датчик 150' выполнен в форме колеса и содержит множество подсистемных солнечных датчиков 152, 154 и 156, при этом каждый подсистемный солнечный датчик способен независимо осуществлять сбор солнечной энергии и преобразовывать ее в электричество. Амперметр 160' дополнительно выполнен с возможностью измерения выходного тока каждого подсистемного солнечного датчика, так чтобы обнаружить конкретный подсистемный солнечный датчик, генерирующий максимальный выходной ток или расчетный выходной ток. Расположение, например положение или индекс, конкретного подсистемного солнечного датчика 152, 154 или 156 может быть использовано для представления расположения солнечного датчика 150'. Специалист поймет, что во всех вариантах осуществления настоящего изобретения оптимальное расположение солнечного датчика не должно ограничиваться положением, соответствующим максимальному выходному току, но может также представлять собой положение, соответствующее расчетному выходному току. В первом случае выполняется сбор максимальной энергии, в то время как во втором случае может генерироваться требуемый ток в зависимости от конкретного назначения.

В качестве альтернативного варианта на фиг.3 показан пример варианта осуществления солнечного датчика 150”, который может представлять собой плоскую солнечную панель, а его угол наклона может регулироваться вторым двигателем 310. Путем регулировки угла наклона солнечного датчика 150” выходной ток, измеряемый с помощью амперметра 160”, может изменяться. Следовательно, можно определить оптимальное расположение солнечного датчика 150”.

Как известно, между временем и углом падения солнечного света существует некоторая внутренняя связь. Было обнаружено, что между временем и благоприятным расположением солнечного датчика существуют различные виды взаимосвязи. На последнее может оказать влияние угол падения солнечного света.

При необходимости зависимость между временем и расположением солнечного датчика 150 может сохраняться в запоминающем устройстве 180, что показано на фиг.4. Например, расположение солнечного датчика 150 может определяться его углом наклона или индексом/положением конкретного подсистемного солнечного датчика. В варианте осуществления на фиг.4 по оси X отложено время, а по оси Y отложен угол наклона солнечного датчика. Каждая кривая по существу представляет собой график оптимального расположения солнечного датчика в течение дня. Вследствие вращения Земли вокруг Солнца угол падения солнечного света может быть различным в одно и то же время в разные дни. Поэтому целесообразно сохранять в запоминающем устройстве 180 различные кривые, при этом каждая кривая представляет конкретный сезон или месяц. Например, кривая 410 представляет весну, кривая 420 представляет лето, а кривая 430 представляет зиму.

Двигатель 170 в варианте осуществления на фиг.1 может быть дополнительно выполнен с возможностью регулировки угла наклона множества солнечных элементов путем учета текущего времени и зависимости, сохраняемой в запоминающем устройстве 180.

Одна из основных функций оконных жалюзи заключается в том, чтобы позволить солнечному свету проходить и освещать заданную область. Другая задача по одному варианту осуществления настоящего изобретения заключается в том, чтобы оконные жалюзи создавали освещение на основе заданного профиля, причем последний определяет зависимость между временем и расчетной интенсивностью света в заданной области. Для решения этой задачи оконные жалюзи 100 в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.1, могут дополнительно содержать световой датчик 190, выполненный с возможностью измерения интенсивности света в заданной области, а также второе запоминающее устройство 192, выполненное с возможностью хранения заданного профиля, определяющего зависимость между временем и требуемой интенсивностью света в заданной области. Двигатель 170 дополнительно выполнен с возможностью регулировки угла наклона множества солнечных элементов на основе выходного сигнала светового датчика 190 и заданной зависимости, сохраняемой во втором запоминающем устройстве 192. Например, если пользователь пожелает, чтобы определенная область освещалась более интенсивно в определенное время: когда световой датчик 190 определяет, что интенсивность света в текущий момент времени ниже, чем по расчету, двигатель 170 может отрегулировать угол наклона множества солнечных элементов 112, 122 и 132, чтобы в большей степени осуществить сбор и преобразование солнечной энергии в электричество и обеспечить им световой источник, чтобы компенсировать недостаточную освещенность. Световой источник может представлять собой независимую лампу в комнате либо множество светоизлучающих диодов, соединенных с оконными жалюзи, корректируя интенсивность света, проходящего через оконные жалюзи. В последнем случае каждая пластина может представлять собой или содержать прозрачный и светопроводящий материал, например светопроводящую панель, выполненную из PMMA (полиметилметакрилата).

Если световой датчик 190 определяет, что интенсивность света превышает расчетную, двигатель 170 может отрегулировать угол наклона множества солнечных элементов, чтобы уменьшить преобразуемую солнечную энергию, что может снизить выходную интенсивность света светового источника или даже отключить питание светового источника.

Для накопления преобразованной в электричество энергии оконные жалюзи могут дополнительно содержать накопитель энергии. Накопленная энергия может подаваться на световой источник или любое другое устройство. Кроме того, накопленная энергия может поступать в магистральную электрическую сеть, где она может использоваться так же, как электричество, генерируемое и поступающее по электрической сети.

Специалисты в данной области техники поймут, что возможны различные модификации в способе и устройстве, которые представлены в различных вариантах осуществления изобретения не отходя от сущности и объема изобретения. Таким образом, объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.

Сделанные ранее замечания показывают, что подробное описание со ссылкой на чертежи иллюстрирует, а не ограничивает изобретение. Существуют многочисленные альтернативные решения, подпадающие под объем притязаний прилагаемой формулы изобретения. Ни одну из ссылочных позиций в формуле изобретения не следует толковать как ограничивающую формулу изобретения. Слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов помимо тех, что приведены в формуле изобретения. Неопределенный артикль английского языка «a» или «an», предшествующий элементу или этапу, не исключает наличия множества таких элементов или этапов.

1. Оконные жалюзи, содержащие:- солнечный датчик, выполненный с возможностью сбора солнечной энергии;- амперметр, выполненный с возможностью измерения выходного тока солнечного датчика для определения оптимального расположения солнечного датчика, соответствующего максимальному выходному току или расчетному выходному току;- множество солнечных элементов, при этом каждый солнечный элемент выполнен с возможностью установки на соответствующей пластине оконных жалюзи для сбора солнечной энергии;- двигатель, выполненный с возможностью регулировки угла наклона множества солнечных элементов на основе оптимального расположения солнечного датчика.

2. Оконные жалюзи по п.1, в которых солнечный датчик расположен по существу в центральной части участка, образованного множеством солнечных элементов.

3. Оконные жалюзи по п.1, в которых солнечный датчик выполнен в форме колеса и содержит множество подсистемных солнечных датчиков, при этом амперметр выполнен с возможностью измерения индивидуального выходного тока каждого подсистемного солнечного датчика для обнаружения конкретного подсистемного солнечного датчика, генерирующего максимальный выходной ток.

4. Оконные жалюзи по п.1, дополнительно содержащие:- второй двигатель, выполненный с возможностью регулировки угла наклона солнечного датчика для нахождения оптимального угла наклона солнечного датчика, соответствующего максимальному выходному току.

5. Оконные жалюзи по п.3 или 4, дополнительно содержащие:- запоминающее устройство, выполненное с возможностью регистрации зависимости между временем и оптимальным расположением солнечного датчика, при этом оптимальное расположение солнечного датчика представляет благоприятный угол наклона солнечного датчика или конкретного подсистемного солнечного датчика.

6. Оконные жалюзи по п.5, в которых двигатель дополнительно выполнен с возможностью регулировки угла наклона множества солнечных элементов согласно текущему моменту времени и зависимости, сохраняемой в запоминающем устройстве.

7. Оконные жалюзи по п.1, дополнительно содержащие:- световой датчик, выполненный с возможностью измерения интенсивности света в заданной области;- второе запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранения заданного профиля, определяющего зависимость между временем и требуемой интенсивностью света в заданной области;при этом двигатель дополнительно выполнен с возможностью регулировки угла наклона множества солнечных элементов на основе выходного сигнала светового датчика и заданного профиля, сохраняемого во втором запоминающем устройстве.

8. Оконные жалюзи по п.1, дополнительно содержащие:- накопитель энергии, выполненный с возможностью накопления энергии, собранной множеством солнечных элементов.

9. Оконные жалюзи по п.8, в которых накопитель энергии дополнительно выполнен с возможностью подачи энергии на световой источник для освещения заданной области.