TW201333393A - 光熱轉換集能裝置及其系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一光熱轉換集能裝置，該裝置包含一熱圍阻體容器；設置於該熱圍阻體容器中的一光熱轉換容器，其中該光熱轉換容器之容積小於該熱圍阻體容器之容積，並具有一空間介於該熱圍阻體容器內壁與該光熱轉換容器外壁之間；以及設置於該熱圍阻體容器上的至少一開孔，該開孔僅貫穿該熱圍阻體容器器壁。

Description

光熱轉換集能裝置及其系統

本發明係關於一光熱轉換集能裝置及其系統，特別係關於一具有高反射內壁及至少一開孔之熱圍阻體容器與一高吸收外壁之光熱轉換容器之集能裝置及其系統。

由於地球暖化造成季節性氣候的異常以及工業社會對環境的過度開發，近年來發生諸多天然與人為災難；另一方面，由於世界各國紛紛提倡綠色能源的利用與節能減碳公約的制定，促進了許多利用再生能源的研究，以上兩點原因促使一個同時在緊急災難發生或是日常戶外休閒活動時均可以使用天然能源來達到求生與便利節能產品裝置的開發。本發明之裝置相較於習知技術上有其諸多不同之處，例如能快速加熱容器內的液體且輕巧攜帶方便，令使用者能簡易的操作使用進而解決飲食上問題。

本發明揭露一光熱轉換集能裝置，該裝置包含：一熱圍阻體容器；一光熱轉換容器，置於該熱圍阻體容器中，其中該光熱轉換容器之容積小於該熱圍阻體容器之容積，並具有一空間介於該熱圍阻體容器內壁與該光熱轉換容器外壁之間；以及至少一開孔，設置於該熱圍阻體容器上，並僅貫穿該熱圍阻體容器器壁。

本發明又揭露一光熱轉換集能系統，該系統包含一光熱轉換集能裝置以及一集光系統。該光熱轉換集能裝置包含一熱圍阻體容器；一光熱轉換容器，置於該熱圍阻體容器中，其中該光熱轉換容器之容積小於該熱圍阻體容器之容積，並具有一空間介於該熱圍阻體容器內壁與該光熱轉換容器外壁之間；以及至少一開孔，設置於該熱圍阻體容器上，並僅貫穿該熱圍阻體容器器壁。該集光系統置於該熱圍阻體容器之至少一開孔的外側，用以聚集光線於焦點。

上文已相當廣泛地概述本揭露之技術特徵，俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其他技術特徵將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可作為修改或設計其他結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本揭露的精神和範圍。

為讓本發明之上述目的、特徵、及優點更明顯易懂，下文特列舉較佳實施例與比較例，並配合圖示詳加說明。

圖1為根據本發明一實施例之光熱轉換集能裝置10之剖面圖。該光熱轉換集能裝置10具有一熱圍阻體容器101以及一光熱轉換容器102，該熱圍阻體容器101可為但不限於一金屬容器，具有一塗有高反射塗層的內壁101A；該光熱轉換容器102，具有一塗有高吸收材料塗層的外壁102B，且該光熱轉換容器102內可盛裝待加熱之食物或液體105。該光熱轉換容器102置於該熱圍阻體容器101中，藉由支架104而不與該熱圍阻體容器101直接接觸。本實施例的熱圍阻體容器101具有僅貫穿該容器之一開孔103，該熱圍阻體容器101與該光熱轉換容器102中間具有一空間，該空間可作為一熱圍阻體，利於阻隔光熱轉換容器102內的盛裝物熱量向外部傳導。本實施例還具有一蓋子101C置放於該熱圍阻體容器101上，以及另一蓋子102C置放於該光熱轉換容器102上，該等蓋子便於被加熱物的拿取與盛裝。

位於該熱圍阻體容器101底部的該開孔103用以導入集光裝置(未繪出)發射之太陽光，光線通過該開孔103進入該熱圍阻體容器101之後，除了光線直接被光熱轉換容器102的外壁102B之高吸收材料塗層吸收，將光轉換成熱能外，部分光線受高反射塗層作用而產生連續反射，反射光部份被光熱轉換容器外壁102B之高吸收材料塗層吸收以轉換為高熱用來加熱食物或液體105，其餘反射之光線再受高反射塗層反射，以讓光線經多次的碰撞增加吸收效率進而將光轉換成熱能，再藉由金屬熱傳導的原理將熱能傳導至光熱轉換容器內102的食物或液體中。

本實施例中，該高反射塗層之組成為鋁，該光熱轉換容器102由一高熱傳導係數材料，例如銅，所組成。然而本發明欲使用的高反射塗層與高熱傳導係數材料不以此實施例為限，於其他實施例中，該高反射塗層可包含具有高反射係數之主族金屬或過渡金屬，例如銀、金、鋁，或其合金；該高熱傳導係數材料可包含具有高熱傳導係數之主族金屬、過渡金屬、石墨、或碳纖維等碳基材料，該等金屬例如銅、金、銀、鋁，或其合金。該高吸收材料塗層包含一主體物質與一摻雜物質，本實施例中，該主體物質為碳黑及石墨之混合物，該摻雜物質為奈米金顆粒。然而本發明欲使用的主體物質不以此實施例為限，其他材料諸如CuO、Hg₂O、V₂O₃、FeO、Ni₂O₃、Co₂O₃、Fe₃O₄,、MnO₂、Ag₂S、Cu₂O、CdO、V₂O₅、Fe₂O₃，以及Ag₂O等具有較深顏色的金屬氧化物、金屬硫化物、金屬碳化物、或金屬氮化物，該高吸收材料塗層亦可為深色有機物質，皆可用作該高吸收材料塗層之組成。本發明欲使用的摻雜物質亦不以此實施例為限，其他主族金屬或過渡金屬的奈米顆粒，例如奈米鋁、奈米銀等皆可用作摻雜物質，以任意比例與主體物質混合以組成高吸收材料塗層。

本實施例中，該高吸收材料塗層之吸收率高於30%，且該等奈米金屬顆粒的粒徑介於1nm至100nm之間，此種奈米金屬顆粒的加入能夠形成表面電漿效應，吸收光能產生瞬間高熱，透過光熱轉換容器內102的傳導將熱傳至食物或液體中。

圖2為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能裝置20之立體剖面圖。該光熱轉換集能裝置20具有一熱圍阻體容器201以及一光熱轉換容器202，該熱圍阻體容器201可為但不限於一金屬容器，具有一塗有高反射塗層的內壁201A；該光熱轉換容器202，具有一塗有高吸收材料塗層的外壁202B，且該光熱轉換容器202內可盛裝待加熱之食物或液體205。該光熱轉換容器202置於該熱圍阻體容器201中，藉由支架204而不與該熱圍阻體容器201直接接觸。本實施例的熱圍阻體容器201具有僅貫穿該容器之一長條形開孔203，該熱圍阻體容器201與該光熱轉換容器202中間具有一空間，該空間可作為一熱圍阻體，利於阻隔光熱轉換容器202內的盛裝物熱量向外部傳導。本實施例還具有一蓋子201C置放於該熱圍阻體容器201上，以及另一蓋子202C置放於該光熱轉換容器202上，該等蓋子便於被加熱物的拿取與盛裝。

位於該熱圍阻體容器201底部的該長條形開孔203用以導入集光裝置(未繪出)發射之太陽光，光線通過該長條形開孔203進入該熱圍阻體容器201之後，除了光線直接被光熱轉換容器202的外壁202B之高吸收材料塗層吸收，將光轉換成熱能外，部分光線受高反射塗層作用而產生連續反射，反射光部份被光熱轉換容器外壁202B之高吸收材料塗層吸收以轉換為高熱用來加熱食物或液體205，其餘反射之光線再受高反射塗層反射，以讓光線經多次的碰撞增加吸收效率進而將光轉換成熱能，再藉由金屬熱傳導的原理將熱能傳導至光熱轉換容器202內的食物或液體中。該長條形開孔203之設計是以考量太陽相對於本光熱轉換集能裝置20的位置變化，會導致集光裝置形成之焦點沿著一條線移動，故將開孔203設計成長條狀能夠長時間有效導入最多的光線。然而該開孔203之形狀不以本實施例為限，其他形狀諸如圓形、方形、三角形、以及多邊形等都適用於本發明開口之形狀。

本實施例中，該高反射塗層之組成為銀，該光熱轉換容器202由一高熱傳導係數材料，例如石墨，所組成。該高吸收材料塗層包含一主體物質與一摻雜物質，本實施例中，該主體物質為CuO、Ni₂O₃、Co₂O₃、Fe₃O₄,、MnO₂、Fe₂O₃，以及Ag₂O等具有較深顏色的金屬氧化物之混合物，該摻雜物質為奈米銀顆粒。

本實施例中，該高吸收材料塗層之吸收率高於30%，且該等奈米金屬顆粒的粒徑介於1nm至100nm之間，此種奈米金屬顆粒的加入能夠形成表面電漿效應，吸收光能產生瞬間高熱，透過光熱轉換容器內202的高熱傳導特性將熱均勻傳至待加熱的食物或液體中。

圖3為根據本發明另一實施例之光熱轉換容器外壁202B之立體結構。光熱轉換容器外壁之光吸收材料表面以特殊微結構處理，可增進光吸收材料之吸收率。本發明一實施例中的該微結構可為複數個四面體2021，光線從進入該四面體微結構至離開該微結構前，其間碰撞次數較一未處理之平面增加，進而提高該高吸收材料塗層之吸收率。

圖4為根據本發明另一實施例之光熱轉換容器外壁之立體結構剖面圖。該光熱轉換容器202外壁202B上具有一高吸收材料塗層微結構2021A，該製作方法為先於該光熱轉換容器202外壁上利用電鍍或陽極處理鍍上一層高吸收材料塗層，再於該塗層上進行微結構的成型。然而本發明塗佈高光吸收材料之方法不限於本實施例，其他諸如電子束蒸鍍、熱蒸鍍、或濺鍍等物理氣相沈積，一般化學氣相沈積，化學藥品氧化處理，或直接塗抹深色混合物等方法皆可用於形成高吸收材料塗層。

圖5為根據本發明另一實施例之光熱轉換容器外壁之立體結構剖面圖。該光熱轉換容器202外壁202B上具有一高吸收材料塗層微結構2021B，該製作方法為先於該光熱轉換容器202外壁上進行表面粗化之高吸收材料塗層微結構的成型，再利用電鍍或陽極處理鍍上一層高吸收材料塗層，該塗層會依其底部之粗化之微結構的形狀為模版，加厚該具有微結構的表面。

圖6為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能裝置60之剖面圖。本裝置的大致結構相同於圖1之實施例，在此不贅述相同部分。如圖6所示，該光熱轉換集能裝置60之開孔603連接一集光裝置，該集光裝置包含一錐狀集光版607以及一聚光透鏡606。該集光裝置能夠加強收集並導入太陽光於該熱圍阻體與該光熱轉換容器之間的空間，增加光線反射及吸收的效率。然而開孔603的數目及位置並不限於本實施例，任何一個或多個位於該熱圍阻體器壁上的開孔皆可用於連接該集光裝置。該光熱轉換集能裝置60另具有一蓋子601C，為該熱圍阻體與該光熱轉換容器所共用。

圖7為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能裝置70之剖面圖。本裝置的大致結構相同於圖1之實施例，在此不贅述相同部分。如圖7所示，該光熱轉換集能裝置70之開孔703連接一集光裝置，該集光裝置包含一導光板707、一微結構層706、一聚光鏡708，以及一光纖709。該集光裝置能夠加強收集並導入太陽光於該熱圍阻體與該光熱轉換容器之間的空間，增加光線反射及吸收的效率。然而該集光裝置與該光熱轉換集能裝置70的接口位置及數目並不限於本實施例，任何一個或多個位於該熱圍阻體器壁上的開孔皆可用於連接該集光裝置。該光熱轉換集能裝置70另具有兩個蓋子，其中一個蓋子701C為該熱圍阻體所用，而另一個蓋子702C為該光熱轉換容器所用。

圖8為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能裝置80之剖面圖。本裝置的大致結構相同於圖1之實施例，在此不贅述相同部分。如圖8所示，該光熱轉換集能裝置80之開孔803連接一集光裝置，該集光裝置包含一錐狀集光版806以及置於該集光板806內壁的一反射鏡807。該集光裝置能夠加強收集並導入太陽光於該熱圍阻體與該光熱轉換容器之間的空間，增加光線反射及吸收的效率。然而開孔803的數目及位置並不限於本實施例，任何一個或多個位於該熱圍阻體器壁上的開孔皆可用於連接該集光裝置。該光熱轉換集能裝置80另具有一蓋子801C，為該熱圍阻體與該光熱轉換容器所共用。

圖9為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能系統90之剖面圖。該光熱轉換集能系統90具有一熱圍阻體容器901以及一光熱轉換容器902，該熱圍阻體容器901，可為但不限於一金屬容器，具有一塗有高反射塗層的內壁901A；該光熱轉換容器902，具有一塗有高吸收材料塗層的外壁902B，且該光熱轉換容器902內可盛裝待加熱之食物或液體905。該光熱轉換容器902置於該熱圍阻體容器901中，藉由支架904而不與該熱圍阻體容器901直接接觸。本實施例的熱圍阻體容器901具有僅貫穿該容器之一開孔903，該熱圍阻體容器901與該光熱轉換容器902中間具有一空間，該空間可作為一熱圍阻體，利於阻隔光熱轉換容器902內的盛裝物熱量向外部傳導。本實施例還具有一蓋子901C為該熱圍阻體容器901與該光熱轉換容器902上所共用，該蓋子便於被加熱物的拿取與盛裝。

參見圖9，該光熱轉換集能系統90包含如上所述的一光熱轉換集能裝置以及一集光系統。該集光系統包含一如圖6所示的集光裝置，連接至開孔903；以及一菲涅爾透鏡910，不與該光熱轉換集能裝置連接。該菲涅爾透鏡910即同一般的菲涅爾透鏡，鏡月表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓，不過每一圈的角度和厚薄程度都不一樣，基本上相當於傳統光學元件中的平凹透鏡，菲涅爾透鏡刻錄同心圓之表面上鍍有高反射率之金屬，同樣有將一光束聚焦於一點的功能。該菲涅爾透鏡910透過該集光裝置聚集入射的光線於焦點909，該些光線經過焦點909後被導入該熱圍阻體與該光熱轉換容器之間的空間，增加光線反射及吸收的效率。然而開孔903的數目及位置並不限於本實施例，任何一個或多個位於該熱圍阻體器壁上的開孔皆可用於連接該集光裝置，並在該集光裝置之出口設置有另一較大集光面積之集光裝置，該等集光裝置的集合稱為一集光系統。在本發明另一實施例中，若開孔位於該光熱轉換集能裝置之側壁，具有較大集光面積之集光裝置可為一組反射鏡之組合，或鍍有高反射率金屬之一組菲涅爾透鏡的組合。在本發明又一實施例中，若開孔位於該光熱轉換集能裝置頂部，具有較大集光面積之集光裝置可為一組一般透鏡之組合，或一組菲涅爾聚光鏡的組合。該集光系統可包含菲涅爾透鏡、一般透鏡、反射鏡、光導、光纖、錐狀集光板，或其組合。圖10為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能系統100之剖面圖。該光熱轉換集能系統100具有如圖1所示的一集能裝置10以及一集光系統，在此不贅述相同部分。該集光系統包含一如圖7所示的集光裝置以及一菲涅爾透鏡1010，本實施例中，該透鏡不與該光熱轉換集能裝置連接。該菲涅爾透鏡1010透過該集光裝置導入光線於該熱圍阻體與該光熱轉換容器之間的空間，增加光線反射及吸收的效率。然而該集光裝置與該熱圍阻體器壁的接口數目及位置並不限於本實施例，任何一個或多個位於該熱圍阻體器壁上的開孔皆可用於連接該集光裝置，並在該集光裝置之出口設置有另一較大集光面積之集光裝置，該等集光裝置的集合稱為一集光系統。在本發明另一實施例中，若開孔位於該光熱轉換集能裝置之側壁，具有較大集光面積之集光裝置可為一組反射鏡之組合，或鍍有高反射率金屬之一組菲涅爾透鏡的組合。在本發明又一實施例中，若開孔位於該光熱轉換集能裝置頂部，具有較大集光面積之集光裝置可為一組一般透鏡之組合，或一組菲涅爾聚光鏡的組合。

圖11為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能系統之剖面圖。該光熱轉換集能系統110具有大部分如圖1所示的一集能裝置10以及一集光系統，在此不贅述相同部分。圖11之集能裝置更包含一壓力感測器1103，以及設置於一蓋子1102C上的一洩壓閥門1104，該洩壓閥門1104穿透另一蓋子1101C與一旋鈕1105機械連通。當該壓力感測器1103感測到光熱轉換容器的內壓高於一安全範圍，該感測器1103將發出警示訊號，例如聲響，提醒使用者轉動該旋鈕1105以進行該光熱轉換容器的手動洩壓。該集光系統包含一如圖8所示的集光裝置以及一菲涅爾透鏡1110，本實施例中，該菲涅爾透鏡1110不與該光熱轉換集能裝置連接。

該菲涅爾透鏡1110透過該集光裝置聚集入射的光線於焦點1109，該些光線經過焦點1109後被導入該熱圍阻體與該光熱轉換容器之間的空間，增加光線反射及吸收的效率。然而開孔1108的數目及位置並不限於本實施例，任何一個或多個位於該熱圍阻體器壁上的開孔皆可用於連接該集光裝置，並在該集光裝置之出口設置有另一較大集光面積之集光裝置，該等集光裝置的集合稱為一集光系統。在本發明另一實施例中，若開孔位於該光熱轉換集能裝置之側壁，具有較大集光面積之集光裝置可為一組反射鏡之組合，或鍍有高反射率金屬之一組菲涅爾透鏡的組合。在本發明又一實施例中，若開孔位於該光熱轉換集能裝置頂部，具有較大集光面積之集光裝置可為一組一般透鏡之組合，或一組菲涅爾聚光鏡的組合。

圖12為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能系統之剖面圖。該光熱轉換集能系統120具有大部分如圖1所示的一集能裝置10以及一集光系統，在此不贅述相同部分。圖12之集能裝置更包含一壓力感測器1203，以及設置於一蓋子1202C上的一洩壓閥門1204，該洩壓閥門1204僅穿透該蓋子1202C與一旋鈕1205機械連通。當該壓力感測器1203感測到光熱轉換容器的內壓高於一安全範圍，該感測器1203將發出警示訊號，例如聲響，提醒使用者打開該熱圍阻體容器的蓋子1201C並轉動該旋鈕1205以進行該光熱轉換容器的手動洩壓。該集光系統包含兩個分別如圖8及圖7所示的集光裝置以及一菲涅爾透鏡1212。如圖7之集光裝置設置於該熱圍阻體容器側壁，如圖8之集光裝置設置於該熱圍阻體容器的底部。本實施例中，該菲涅爾透鏡1212不與該光熱轉換集能裝置連接。

該菲涅爾透鏡1212透過該集光裝置聚集入射的光線於焦點1205，該些光線經過焦點1205後被導入該熱圍阻體與該光熱轉換容器之間的空間，增加光線反射及吸收的效率。然而開孔1206的數目及位置並不限於本實施例，任何一個或多個位於該熱圍阻體器壁上的開孔皆可用於連接該集光裝置，並在該集光裝置之出口設置有另一較大集光面積之集光裝置，該等集光裝置的集合稱為一集光系統。在本發明另一實施例中，若開孔位於該光熱轉換集能裝置之側壁，具有較大集光面積之集光裝置可為一組反射鏡之組合，或鍍有高反射率金屬之一組菲涅爾透鏡的組合。在本發明又一實施例中，若開孔位於該光熱轉換集能裝置頂部，具有較大集光面積之集光裝置可為一組一般透鏡之組合，或一組菲涅爾聚光鏡的組合。

圖13為根據本發明如圖9之實施例的光熱轉換測試結果。根據模擬結果，該光熱轉換容器內的液體於20分鐘內達到100℃；根據實際測試結果，本發明如圖9之實施例之光熱轉換容器內的液體於30分鐘內達到100℃，該實施例同時具有高反射材料塗佈層以及高吸收材料塗佈層；對照組為一僅具有高吸收材料塗佈層的光熱轉換集能系統，該光熱轉換容器內的液體於30分鐘內僅達到63℃。由此可知，具有高反射材料塗佈層以及高吸收材料塗佈層的光熱轉換集能系統能夠在合理的時間內達到使水沸騰的溫度，進而達成在緊急災難發生或是日常戶外休閒活動時使用天然能源來達到求生與便利節能的目的。

本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，在不背離後附申請專利範圍所界定之本揭露精神和範圍內，本揭露之教示及揭示可作種種之替換及修飾。例如，上文揭示之許多裝置或結構或方法步驟可以不同之方法實施或以其他結構予以取代，或者採用上述二種方式之組合。

本案之權利範圍並不侷限於上文揭示之特定實施例的製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，基於本揭露教示及揭示製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟，無論現在已存在或日後開發者，其與本案實施例揭示者係以實質相同的方式執行實質相同的功能，而達到實質相同的結果，即與本發明專利相同。因此，以下之申請專利範圍係用以涵蓋用以此類製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。

10．．．光熱轉換集能裝置

101．．．熱圍阻體容器

101A．．．熱圍阻體容器內壁

101C．．．蓋子

102．．．光熱轉換容器

102B．．．光熱轉換容器外壁

102C．．．蓋子

103．．．開孔

104．．．支架

105．．．加熱液體

20．．．光熱轉換集能裝置

201．．．熱圍阻體容器

201A．．．熱圍阻體容器內壁

202．．．光熱轉換容器

202B．．．光熱轉換容器外壁

202C．．．蓋子

203．．．開孔

204．．．支架

205．．．加熱液體

2021．．．立體結構

2021A．．．高吸收材料塗層

2021B．．．高吸收材料塗層

60．．．光熱轉換集能裝置

601C．．．蓋子

603．．．開孔

606．．．透鏡

607．．．錐形集光版

70．．．光熱轉換集能裝置

701C．．．蓋子

702C．．．蓋子

703．．．開孔

706．．．微結構層

707．．．導光板

708．．．聚光鏡

709．．．光纖

80．．．光熱轉換集能裝置

801C．．．蓋子

803．．．開孔

806．．．錐形集光版

807．．．反射鏡

90．．．光熱轉換集能系統

901．．．熱圍阻體容器

901A．．．熱圍阻體容器內壁

901C．．．蓋子

902．．．光熱轉換容器

902B．．．光熱轉換容器外壁

903．．．開孔

904．．．支架

905．．．加熱液體

906．．．錐形集光版

907．．．透鏡

909．．．焦點

910．．．菲涅爾透鏡

100．．．光熱轉換集能系統

1010．．．菲涅爾透鏡

110．．．光熱轉換集能系統

1101C．．．蓋子

1102C．．．蓋子

1103．．．壓力感測器

1104．．．洩壓閘門

1105．．．旋鈕

1106．．．錐形集光版

1107．．．反射鏡

1108．．．開孔

1109．．．焦點

1110．．．菲涅爾透鏡

120．．．光熱轉換集能系統

1201C．．．蓋子

1202C．．．蓋子

1203．．．壓力感測器

1204．．．洩壓閥門

1205．．．旋鈕

1206．．．開孔

1212．．．菲涅爾透鏡

1215．．．焦點

圖1為根據本發明一實施例之光熱轉換集能裝置之剖面圖；

圖2為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能裝置之立體剖面圖；

圖3為根據本發明另一實施例之光熱轉換容器外壁之立體結構；

圖4為根據本發明另一實施例之光熱轉換容器外壁之立體結構剖面圖；

圖5為根據本發明另一實施例之光熱轉換容器外壁之立體結構剖面圖；

圖6為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能裝置之剖面圖；

圖7為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能裝置之剖面圖；

圖8為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能裝置之剖面圖；

圖9為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能系統之剖面圖；

圖10為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能系統之剖面圖；

圖11為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能系統之剖面圖；

圖12為根據本發明另一實施例之光熱轉換集能系統之剖面圖；以及

圖13為根據本發明一實施例的光熱轉換測試結果。

90．．．光熱轉換集能系統

901．．．熱圍阻體容器

901A．．．熱圍阻體容器內壁

901C．．．蓋子

902．．．光熱轉換容器

902B．．．光熱轉換容器外壁

903．．．開孔

904．．．支架

905．．．加熱液體

906．．．錐形集光版

907．．．透鏡

909．．．焦點

910．．．菲涅爾透鏡

Claims (27)

1. 一光熱轉換集能裝置，包含：一熱圍阻體容器；一光熱轉換容器，置於該熱圍阻體容器中，其中該光熱轉換容器之容積小於該熱圍阻體容器之容積，並具有一空間介於該熱圍阻體容器內壁與該光熱轉換容器外壁之間；至少一開孔，設置於該熱圍阻體容器上，並僅貫穿該熱圍阻體容器。
2. 根據請求項1所述之光熱轉換集能裝置，其中該熱圍阻體容器之內壁進一步包含一高反射材料塗佈層，該高反射材料塗佈層之組成包含主族金屬、過渡金屬，或其合金。
3. 根據請求項1所述之光熱轉換集能裝置，其中該光熱轉換容器之外壁具有一高吸收材料塗佈層，該高吸收材料塗佈層之吸收率高於30%。
4. 根據請求項3所述之光熱轉換集能裝置，其中該高吸收材料塗佈層之組成包含：主體物質，選自以下材料及其組合：石墨、碳黑、深色金屬化合物或深色金屬有機物；以及摻雜物質，選自以下材料及其組合：奈米主族金屬顆粒或奈米過渡金屬顆粒；其中該主體物質與該摻雜物質以任意比例混合。
5. 根據請求項4所述之光熱轉換集能裝置，其中該奈米主族金屬顆粒尺寸與該奈米過渡金屬顆粒尺寸介於1nm至100nm之間。
6. 根據請求項3所述之光熱轉換集能裝置，其中該高吸收材料塗佈層包含一平面結構或一立體微結構。
7. 根據請求項1所述之光熱轉換集能裝置，其中該光熱轉換容器之組成包含一高導熱材質，該高導熱材質之組成包含主族金屬、過渡金屬、碳基材質或其合金，。
8. 根據請求項1所述之光熱轉換集能裝置，其中該開孔之形狀包含長條形、圓形、方形、三角形、以及多邊形。
9. 根據請求項8所述之光熱轉換集能裝置，其中該開孔更連接一集光裝置，該集光裝置包含透鏡或反射鏡與錐狀集光板之組合。
10. 根據請求項8所述之光熱轉換集能裝置，其中該開孔更連接一集光裝置，該集光裝置包含一導光板、一微結構層、一聚光鏡，以及一光纖。
11. 根據請求項6所述之光熱轉換集能裝置，其中該高吸收材料塗佈層之微結構可為複數個四面體。
12. 根據請求項6所述之光熱轉換集能裝置，其中該高吸收材料塗佈層之微結構表面，再利用電鍍或陽極處理鍍上一層微結構之高吸收材料塗層。
13. 根據請求項1所述之光熱轉換集能裝置，進一步包含至少一蓋子，用以密封於該熱圍阻體容器以及該光熱轉換容器。
14. 根據請求項1所述之光熱轉換集能裝置，其中該光熱轉換容器包含一洩壓裝置。
15. 一光熱轉換集能系統，包含：一光熱轉換集能裝置，包含：一熱圍阻體容器；一光熱轉換容器，置於該熱圍阻體容器中，其中該光熱轉換容器之容積小於該熱圍阻體容器之容積，並具有一空間介於該熱圍阻體容器內壁與該光熱轉換容器外壁之間；至少一開孔，設置於該熱圍阻體容器上，並僅貫穿該熱圍阻體容器；以及一集光系統，置於該熱圍阻體容器之至少一開孔的外側，用以聚集光線於該集光系統的焦點。
16. 根據請求項15所述之光熱轉換集能系統，其中該熱圍阻體容器之內壁進一步包含一高反射材料塗佈層，該高反射材料塗佈層之組成包含主族金屬、過渡金屬，或其合金。
17. 根據請求項16所述之光熱轉換集能系統，其中該光熱轉換容器之外壁具有一高吸收材料塗佈層，該高吸收材料塗佈層之吸收率高於30%。
18. 根據請求項17所述之光熱轉換集能系統，其中該高吸收材料塗佈層組成包含：主體物質，選自以下材料及其組合：石墨、碳黑、深色金屬化合物或深色金屬有機物；以及摻雜物質，選自以下材料及其組合：奈米主族金屬顆粒或奈米過渡金屬顆粒；其中該主體物質與該摻雜物質以任意比例混合。
19. 根據請求項18所述之光熱轉換集能系統，其中該奈米主族金屬顆粒尺寸與該奈米過渡金屬顆粒尺寸介於1nm至100nm之間。
20. 根據請求項17所述之光熱轉換集能系統，其中該高吸收材料塗佈層包含一平面結構以或一立體微結構。
21. 根據請求項15所述之光熱轉換集能系統，其中該光熱轉換容器之組成包含一高導熱材質，該高導熱材質之組成包含主族金屬、過渡金屬、碳基材質，或其合金。
22. 根據請求項15所述之光熱轉換集能系統，其中該開孔之形狀包含長條形、圓形、方形、三角形，以及多邊形。
23. 根據請求項15所述之光熱轉換集能系統，其中該集光系統包含一般透鏡或反射鏡與錐狀集光板及菲涅爾透鏡之組合。
24. 根據請求項15所述之光熱轉換集能系統，其中該集光系統包含一導光板、一微結構層、一聚光鏡，及菲涅爾透鏡之組合。
25. 根據請求項15所述之光熱轉換集能系統，其中形成該集光系統之焦點的光線通過該開孔。
26. 根據請求項15所述之光熱轉換集能系統，進一步包含至少一蓋子，用以密封該熱圍阻體容器以及該光熱轉換容器。
27. 根據請求項15所述之光熱轉換集能系統，其中該光熱轉換容器包含一洩壓裝置。