CN101498273A - 波浪能利用装置 - Google Patents

Abstract

一种波浪能利用装置，其包含至少一固定件、一浮子、至少一能量传送单元及至少一转动单元。该固定件用以固定于海床，该浮子可活动的结合该固定件，且该浮子设有一容置空间及一控制板，以供控制该浮子相对海浪的沉浮。该能量传送单元与该浮子结合。该转动单元可活动的结合该能量传送单元，且通过一轴杆连结一能量转换单元。藉此，该浮子可借助波浪于该能量传送单元进行上下移动，并致动该转动单元的轴杆进行转动，从而利用该能量转换单元进行能量转换。

Description

波浪能利用装置

技术领域

本发明涉及一种波浪能利用装置，特别是关于利用一浮子借助波浪于至少一能量传送单元进行上下移动，并利用一转动单元进行能量的转换的波浪能利用装置。

背景技术

现有的波浪能利用装置如中国台湾专利第547434号的「波浪动力船」新型专利所述，其是于一船体设置至少一浮筒及一动力系统。该浮筒设有一齿排及数个滑杆。该齿排啮合于该动力系统，该滑杆可滑动的连接至一轴套，进而导引该浮筒的向上或向下的动作。该动力系统设有数个主动齿轮、数个从动齿轮及一传动轴，该主动齿轮及从动齿轮分别互相啮合或与该浮筒的齿排啮合，以利该浮筒于向上及向下位移时均可分别带动该传动轴向同一方向转动，如此即可通过海浪带动该浮筒进行上下动作，并将该上下动作所产生的动能或位能转变为该传动轴的转动动能，且该传动轴可与一发电机及一蓄电装置连接，进一步将该转动动能以电能方式储存。

一般而言，上述现有装置具有下列缺点：该动力系统的数个主动齿轮及从动齿轮的组合构造极为复杂，相对增加了该动力系统的制造组装及维修保养的困难程度；且由于设于该浮筒的数个滑杆是分隔固定于该浮筒的四个角附近，当该浮筒进行上升或下降的动作时，极可能由于该浮筒的四个角的上升或下降动作不一致而影响该浮筒的动作的协调性，甚至可能导致该滑杆及轴套的损毁。此外，该现有技术的各构件是固定于该船体，但是该船体本身亦随海浪浮动，因而减少了该浮筒相对于该动力系统的动作距离，造成该现有装置未能有效利用海浪的动能，且现有波浪能利用装置是装设于该船体之上，其体积受限于船体，因此整体发电量亦受到现有装置的限制。因此，有必要进一步改良上述现有波浪能利用装置。

有鉴于此，本发明改良上述的缺点，其是利用一浮子配合波浪的带动而相对于至少一固定件进行上下移动，该浮子上设有至少一能量传送单元，该能量传送单元可供结合一转动单元，该转动单元是固定于海床或海岸上且连结一能量转换单元，因此该转动单元可相对转换该浮子的上下位移形成旋转动作，进而通过该能量转换单元转换能量。另外，该固定件亦可固设于一基座，且该基座是设置于海床，因此，可相对维持该转动单元与浮子的间的上下动作距离，以便进行稳定的能量转换。

发明内容

为了解决上述问题，本发明主要目的是提供一种波浪能利用装置，其是通过一浮子可活动的结合至少一固定件，并配合于该浮子上设至少一能量传送单元，以便组设至少一转动单元，使该浮子可借助波浪的带动于该能量传送单元上下移动，该转动单元可将该上下位移转换成旋转动作，以进行能量转换，使得本发明具有提高波浪能转换效率的功效。

本发明次要目的是提供一种波浪能利用装置，其利用在一浮子内设有一伸缩箱，该伸缩箱内部具有一可调整的开放空间，以便该浮子借助浮力的调整相对海浪具有稳定的上下移动速度，使得本发明具有将不稳定的波浪能转换成稳定的机械能的功效。

本发明另一目的是提供一种波浪能利用装置，其是通过一力平衡机构支撑一浮子，以便该浮子进行上下移动时能稳定的相对至少二固定件移动，使得本发明具有更进一步提升波浪能转换效率的功效。

为达上述目的，本发明的波浪能利用装置，其包含至少一固定件、一浮子、至少一能量传送单元及至少一转动单元。该固定件用以固定于海床，该浮子可活动的结合该固定件，且该浮子设有一容置空间及一控制板，以供控制该浮子相对海浪的沉浮。该能量传送单元是结合该浮子。该转动单元可活动的结合该能量传送单元，且通过一轴杆连结一能量转换单元。借助，该浮子可借助波浪于该能量传送单元进行上下移动，并致动该转动单元的轴杆进行转动，以利用该能量转换单元进行能量转换。

其中：

该浮子的一端可设置间隔相对的二个侧板，该二个侧板的相对内侧各设置一个轨道，该控制板活动的结合于该轨道，另于该二个侧板之间部分另连接一个底板，该侧板及该底板共同形成该容置空间。

该浮子还可具有一个用以控制该控制板相对该底板活动的控制板伺服机构。

该控制板的倾斜角度介于1度至45度之间。

该浮子另具有一个浮箱，该浮箱设置于该浮子的底部，且该浮箱内部具有一个封闭空间。

该浮子还可具有一个伸缩箱，该伸缩箱设有一个伸缩件，且该伸缩箱另设置有用以控制该伸缩件移动的一个伸缩件伺服机构。

该固定件可为二个，且该二个固定件结合一个基座，该浮子活动的结合于该二固定件。

本装置还可另包含一力平衡机构，该力平衡机构设有一个第一支撑件、一个第二支撑件及一个绳体，该第一支撑件及第二支撑件固定于该基座上，该第一支撑件及第二支撑件上的数个滑轮支撑该绳体该绳体的二端分别设于该容置空间的开口处的上端及该浮箱的下端，且该第一支撑件及第二支撑件上的数个滑轮支撑该绳体，该绳体借助该第一支撑件及第二支撑件上的数个滑轮支撑的限制，而可调整适当长度，使该绳体的二端分别紧于该容置空间的开口处的上端及该浮箱的下端，构成力平衡机构，以借助该力平衡机构所提供的定位作用，防止该浮子产生晃动情形，进而确保该浮子相对该固定件移动的顺畅性。

该转动单元的轴杆一端设有至少一个齿轮，该能量传送单元设有至少一个对应啮合该齿轮的齿排。

该能量传送单元的齿排可包含一个第一齿排及一个第二齿排，且该第一齿排及第二齿排是对向并错位的分别设置于该能量传送单元的一个槽道的二个内侧壁；该转动单元的齿轮包含一个第一齿轮及一个第二齿轮，该第一齿轮及第二齿轮组合至该能量传送单元的该槽道内部，且该第一齿轮及第二齿轮分别啮合该能量传送单元的第一齿排及第二齿排。

该第一齿轮及第二齿轮可分别为一个单向齿轮。

如上所述，相较于现有波浪能利用装置利用数个齿轮分别互相啮合或与该浮筒的齿排啮合，以带动一传动轴于同一方向转动，如此复杂的构造，导致制造组装及维修保养困难度提高；且数个滑杆是分隔固定于该浮筒的四个角附近，进而降低该浮筒的移位动作的协调性，甚至可能造成该滑杆及轴套的损毁等缺点，本发明借助利用一浮子配合波浪的带动而相对于至少一固定件进行上下移动，该浮子上设有至少一能量传送单元，该能量传送单元可供结合一转动单元，该转动单元是固定于海床或海岸上且连结一能量转换单元，因此该转动单元可相对转换该浮子的上下位移形成旋转动作，进而借助该能量转换单元转换能量。另外，该固定件亦可固设于一基座，且该基座是设置于海床，因此，可相对维持该转动单元与浮子的间的上下动作距离，以便进行稳定的能量转换，其确实可简化机构的复杂度及达成稳定转换能量的功效

附图说明

图1：本发明波浪能利用装置的使用于海浪能量转换示意图；

图2：本发明第一实施例的波浪能利用装置的组合立体图；

图3：本发明第一实施例的波浪能利用装置的上视图；

图4：本发明第一实施例的波浪能利用装置的浮子立体图；

图5：本发明沿第3图5-5线的剖视图；

图6：本发明第一实施例的波浪能利用装置当浮子下沉的动作示意图；

图7：本发明第一实施例的波浪能利用装置当浮子升起的动作示意图；

图8：本发明第一实施例的波浪能利用装置的伸缩箱的动作示意图；

图9：本发明第二实施例的波浪能利用装置的侧视图；

图10：本发明第二实施例的波浪能利用装置维持转动平衡示意图。

主要元件符号说明：

1    浮子            10   容置空间            100   开口

101  侧板            102  底板                103   轨道

11   控制板          110  控制板伺服机构      12    浮箱

120  封闭空间        13   伸缩箱              130   开放空间

131  伸缩件          132  伸缩件伺服机构      133   气孔

14   滑动部          2    固定件              3     基座

4    能量传送单元    40   槽道                41    第一齿排

42   第二齿排        5    转动单元            50    第一齿轮

51   第二齿轮        52   轴杆                53    耦合件

6    力平衡机构      61   第一支撑件          62    第二支撑件

63   绳体            7    能量转换单元

具体实施方式

为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

请参照图1至3所示，本发明第一实施例的波浪能利用装置，其包含一浮子1、至少一固定件2、一基座3、至少一能量传送单元4及至少一转动单元5。该浮子1可提供一浮力，以浮在一海面上。该固定件2的一端固定在该基座3上，以供该浮子1可活动的结合该固定件2。该基座3固定在海床的上。该能量传送单元4设置在该浮子1的二侧。该转动单元5亦可固定在海床之上，或者可选择固定在海岸上，该转动单元5可借助数个转动机构与该能量传送单元4相互组合。如此，当该浮子1随着海浪而相对该固定件2上下移动时，该转动单元5可将相对于该能量传送单元4的位移量转换成一旋转动作，以便进行能量转换，例如将一机械能转换为一电能等。

请参照图2至5所示，本发明第一实施例的波浪能利用装置的浮子1设有一容置空间10、一控制板11、一浮箱12、一伸缩箱13及至少一滑动部14。特别是如第3图所示，该浮子1的一端设置有间隔相对的二侧板101，该二侧板101的相对的内侧各设置一轨道103，另于该二侧板101之间部分连接一底板102，借助该二侧板101及底板102共同形成该容置空间10，且该浮子1的一端面具有连通该容置空间10的一开口100，以便海水可经由该开口100汇入该容置空间10。该控制板11二侧是可活动的结合于该容置空间10内侧的二轨道103，使得该控制板11可受控于该容置空间10内侧沿着该二轨道103移动，且该控制板11亦具有不会自该容置空间10脱落的设计，换言之，如图2、3所示，该控制板11的下方设有一控制板伺服机构110，以便控制该控制板11可于该容置空间10的内侧相对该底板102进行伸缩移动，且如图1及图5所示，该控制板11相对于海平面A具有一倾斜角度(θ)，该倾斜角度(θ)是介于1度至45度之间，且是以45度为佳，以便该控制板11可伸入于海平面A之下，进而可增加该海水与该浮子1的接触面积，用以有效控制该浮子相对海浪的沉浮，并可兼有导引海水使其易于进入该容置空间10内部的功能，以达到易于获取波浪能的目的。

请再参照图2-5所示，该浮箱12设置于该浮子1的底部，其内部具有一封闭空间120，以便提供一固定浮力，而使该浮子1可浮在海平面A之上。该伸缩箱13是形成于该浮子1的另一端，该伸缩箱13设有一开放空间130、一伸缩件131、一伸缩件伺服机构132及一气孔133。该开放空间130是界定形成于该伸缩箱13的内部。该伸缩件131可活动的设置于该伸缩箱13的一侧，且其可借助该伸缩件伺服机构132的控制而于该伸缩箱13的一侧移动，以调整该开放空间130的容积。该气孔133是开设形成于该伸缩箱13的上端，以便吸入及排出空气。如此，当该伸缩件伺服机构132带动该伸缩件131移动时，可借助调整而改变该开放空间130的容积，进而调整该伸缩箱13的浮力，以便控制该浮子1的沉浮速度。

另外，请再参照图2至5所示，本实施例的浮子1较佳为具有二滑动部14，且该二滑动部14是对称的设置在该浮子1的二侧，该二滑动部14均具有一空间〔未标示〕，以便容设该二固定件2，且该滑动部14的空间内部设有线性轴承，如此，该二滑动部14可套设该二固定件2，以便该浮子1沿着该二固定件3进行上下移动。

请再参照第2至5图所示，本发明第一实施例的波浪能利用装置的能量传送单元4较佳是为呈纵向延伸的中空长条状的物体，且该传送单元4是设置于该浮子1的二侧，该能量传送单元4设有一槽道40、一第一齿排41及一第二齿排42。该槽道40形成于该传送单元4的一侧，该第一齿排41及第二齿排42是对向并错位的分别设置于该槽道40的二内侧壁。

请再参照图2至5所示，本发明第一实施例的波浪能利用装置的转动单元5设有一第一齿轮50、一第二齿轮51、一轴杆52及一耦合件53。该第一齿轮50及第二齿轮51是依序穿设在该轴杆52的一端；而该耦合件53的一侧枢接在该轴杆52的另一端，该耦合件53的另一侧枢接一能量转换单元7(例如发电机等)。该第一齿轮50及第二齿轮51可组合至该能量传送单元4的槽道40内部，且该第一齿轮50及第二齿轮51分别啮合至该能量传送单元4的第一齿排41及第二齿排42的位置，且该第一齿轮50及第二齿轮51分别未一单向齿轮，以确保该第一齿轮50及第二齿轮51相对该第一齿排41及第二齿排42进行上下方向滚动时，该轴杆52可借助该耦合件53连动该能量转换单元7，并保持同一转动方向。

请参照图6所示，当海水进入该浮子1的容置空间10时，该控制板11即借助该控制板伺服机构110的动作而突伸出该容置空间10的底板102，使得该浮子1的迎水面的受力面积为该底板102及控制板11二者的面积总和，以便该浮子1更易于受到海水的波浪能推抵而下沉，并兼可增加该容置空间10的蓄水量。当该容置空间10内部的海水重量的重力大于该封闭空间120及开放空间130的浮力时，该浮子1即可利用前述海水的重力作用及配合波浪能的推抵作用，使得该浮子1相对该固定件2快速下沉，同时该能量传送单元4内的第一齿排41及第二齿排42亦相对该转动单元5的第一齿轮50及第二齿轮51移动。此时，该第一齿排41带动该第一齿轮50进行转动，而该第二齿排42带动该第二齿轮51进行转动，由于该第一齿轮50及第二齿轮51为单向齿轮，且该第二齿排42与该第一齿排41呈对向设置，使得该第一齿轮50及第二齿轮51的转动方向相反，因此该第一齿轮50即可带动该轴杆52随其转动方向进行转动，该第二齿轮51则相对该轴杆52进行空转。

请参照图7所示，当海水离开该浮子1的容置空间10时，该控制板11即借助该控制板伺服机构110的动作而缩收，令该控制板11叠合于该容置空间10底板102之上，以相对降低该浮子1上浮过程中的阻力，使得该浮子1更易于受到海水的浮力而上浮。当海水借助该控制板11的倾斜面而排出该容置空间10内部时，由于海水重量的重力小于该封闭空间120及开放空间130的浮力，因此该浮子1则相对该固定件2浮起。同时该能量传送单元4内的第一齿排41及第二齿排42亦相对该转动单元5的第一齿轮50及第二齿轮51移动。此时，该第一齿排41及第二齿排42同样可带动该第一齿轮50及第二齿轮51进行转动，且该第一齿轮50及第二齿轮51的转动方向是分别与浮子1下沉时的转动方向相反，因此该第二齿轮51即可带动该轴杆52随其转动方向进行转动，而该第一齿轮50则相对该轴杆52进行空转，从而可确保该转动单元5的轴杆52的旋转方向，不论于该浮子1的下沉或上浮过程中皆可保持同一方向转动。这样，该浮子1借助波浪于该能量传送单元4进行上下移动，并使该转动单元5的轴杆52进行转动，以利用该能量转换单元7进行能量转换，例如将一机械能转换为一电能等。

另外，如图8所示，本发明波浪能利用装置亦可视海水的波浪大小，适当控制该浮子1的沉浮速度，使其维持在一定范围内。例如：当海水的波浪过大时，为避免该浮子1的下沉速度过快，本发明的伸缩件伺服机构132亦可带动该伸缩箱13的伸缩件131向外移动，以相对增加该开放空间130的容积，用以使得该浮子1不至于快速沉入海水之中，进而达到不论波浪大小皆能维持该浮子1的浮沉速度在一定范围的内的效果。

请参照图9所示，其揭示本发明第二实施例的波浪能利用装置。相较于第一实施例，第二实施例进一步装设了一力平衡机构6，该力平衡机构6设有一第一支撑件61、一第二支撑件62及一绳体63。该第一支撑件61及第二支撑件62固定于该基座3上。该绳体63借助该第一支撑件61及第二支撑件62上的数个滑轮〔未标示〕支撑的限制，而可调整适当长度，将该绳体63的二端分别紧于该容置空间10的开口100处的上端及该浮箱12的下端。

请参照图10所示，本发明于实际使用时，该浮子1的容置空间10因海水注入所产生的重量，容易导致该固浮子1相对该固定件2产生晃动情形，造成该浮子1不易沿着该固定件2进行上下移动。因此，本发明借助该力平衡机构6所提供的定位作用，以防止该浮子1产生晃动情形，进而确保该浮子1相对该固定件2移动的顺畅性。

如上所述，相较于现有波浪能利用装置利用数个齿轮分别互相啮合或与该浮筒的齿排啮合，以带动一传动轴于同一方向转动，其复杂的构造，将导致制造组装及维修保养困难度提高；且数个滑杆分隔固定于该浮筒的四个角附近，进而降低了该浮筒的移位动作的协调性，甚至可能造成该滑杆及轴套的损毁等缺点，本发明借助设置在该基座3的至少一固定件2而间接固定于海床之上，且该转动单元5亦固定于海床或海岸上，因而当该浮子1相对该固定件2进行上下移动时，该转动单元5可将上下位移转换成旋转状态，进而带动该能量传送单元4进行能量转换，其确实可简化机构的复杂度及达成稳定转换能量的功效。

Claims (12)

1、一种波浪能利用装置，其特征在于，其包含：

至少一个固定件；

一个浮子，该浮子活动的结合于该固定件，该浮子设有一个容置空间及一个控制板，该容置空间形成于该浮子的一端，该控制板活动的结合于该容置空间，且该控制板相对于海平面具有一个倾斜角度；

至少一个能量传送单元，该能量传送单元结合该浮子；及

至少一个转动单元，其活动的结合该能量传送单元，且该转动单元通过一个轴杆连结一个能量转换单元。

2、根据权利要求1所述的波浪能利用装置，其特征在于：该浮子的一端设置间隔相对的二个侧板，该二个侧板的相对内侧各设置一个轨道，该控制板活动的结合于该轨道，另于该二个侧板之间部分另连接一个底板，该侧板及该底板共同形成该容置空间。

3、根据权利要求2所述的波浪能利用装置，其特征在于：该浮子具有一个用以控制该控制板相对该底板活动的控制板伺服机构。

4、根据权利要求3所述的波浪能利用装置，其特征在于：该控制板的倾斜角度介于1度至45度之间。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的波浪能利用装置，其特征在于：该浮子另具有一个浮箱，该浮箱设置于该浮子的底部，且该浮箱内部具有一个封闭空间。

6、根据权利要求1、2、3或4所述的波浪能利用装置，其特征在于：该浮子还具有一个伸缩箱，该伸缩箱设有一个伸缩件，且该伸缩箱另设置有用以控制该伸缩件移动的一个伸缩件伺服机构。

7、根据权利要求1、2、3或4所述的波浪能利用装置，其特征在于：所述固定件为二个，且该二个固定件结合一个基座，该浮子活动的结合于该二固定件。

8、根据权利要求7所述的波浪能利用装置，其特征在于：另包含一力平衡机构，该力平衡机构设有一个第一支撑件、一个第二支撑件及一个绳体，该第一支撑件及第二支撑件固定于该基座上，该第一支撑件及第二支撑件上的数个滑轮支撑该绳体该绳体的二端分别设于该容置空间的开口处的上端及该浮箱的下端，且该第一支撑件及第二支撑件上的数个滑轮支撑该绳体。

9、根据权利要求1、2、3或4所述的波浪能利用装置，其特征在于：该转动单元的轴杆一端设有至少一个齿轮，该能量传送单元设有至少一个对应啮合该齿轮的齿排。

10、根据权利要求9所述的波浪能利用装置，其特征在于：该能量传送单元的齿排包含一个第一齿排及一个第二齿排，该第一齿排及第二齿排是对向并错位的分别设置于该能量传送单元的一个槽道的二个内侧壁。

11、根据权利要求10所述的波浪能利用装置，其特征在于：该转动单元的齿轮包含一个第一齿轮及一个第二齿轮，该第一齿轮及第二齿轮组合至该能量传送单元的该槽道内部，且该第一齿轮及第二齿轮分别啮合该能量传送单元的第一齿排及第二齿排。

12、根据权利要求10所述的波浪能利用装置，其特征在于：该第一齿轮及第二齿轮分别为一个单向齿轮。

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