CN102996320A - 以气体驱动液体的动力装置及具有该装置的水力发电设备 - Google Patents

Abstract

一种以气体驱动液体的动力装置及具有该装置的水力发电设备，动力装置包括容器、定量液体、驱动机构、定量气体及动力产生器，容器具有第一腔室和第二腔室，并在第一腔室和第二腔室之间设有连通孔；定量液体填注在第一腔室和第二腔室内部；驱动机构包含移动体，移动体容置在第一腔室内；定量气体填充在第一腔室且介于移动体和定量液体的液面之间；动力产生器对应连通孔位置配设在容器内部；通过移动体对定量气体作增压及减压，而使定量液体驱动动力产生器产生动力的输出。

Description

以气体驱动液体的动力装置及具有该装置的水力发电设备

技术领域

本发明涉及一种动力装置，尤其涉及一种以气体驱动液体的动力装置及具该装置的水力发电设备。

背景技术

随着有限能源的被大量开发和使用，现行各国莫不倾全力的研发新的替代能源，诸如风能、太阳能、地热能、水力能、潮汐能等等，其中在水力能可以从温差、水流、位置高低等各方面来进行发电的运用，不仅不会造成环境的污染和排碳量的增加，且能量供应稳定、开发难度低，因此广受各国青睐，而被列为积极开发之对象。

现有的水力发电设备，如中国台湾新型专利证书号第M348858号所揭示，其主要包含一驱动装置、一水力发电机及一回收桶，驱动装置设有一输送组，输送组设有一储筒及一压缸，于筒体底部设有一进水管及一出水管，而压缸与储筒顶部相结合且设有一活塞，水力发电机与驱动装置之出水管相连接，且在相异于驱动装置的出水管一侧设有一排水管，回收桶与水力发电机的排水管及驱动装置的进水管相连接，如此以构成工作流体可被重复循环利用的水力发电设备。

然而，现有的水力发电设备，其虽然具有对工作流体的重复循环利用，但是其仅能在活塞向下压缩工作流体的过程中来驱使水力发电机产生动力，在活塞向上移动过程中完全不作功，导致其发电效能不显著。其是以油压缸驱动活塞，再利用活塞直接来推动工作流体移动，其工作流体可被移动的速率低，致使其水力发电机所能生成的电力受到相当大的局限。

发明内容

本发明的一目的，在于提供一种以气体驱动液体的动力装置及具该装置的水力发电设备，其是通过对第一腔室内的气体作增压及减压，而使定量液体驱动动力产生器产生动力的输出。

为了达到上述的目的，本发明提供一种以气体驱动液体的动力装置，包括一容器、一定量液体、一驱动机构、一定量气体及一动力产生器，该容器具有一第一腔室和一第二腔室，并在该第一腔室和该第二腔室之间设有一连通孔；该定量液体填注在该第一腔室和该第二腔室内部；该驱动机构包含一移动体，该移动体容置在该第一腔室内；该定量气体填充在该第一腔室且介于该移动体和该定量液体的液面之间；该动力产生器对应该连通孔位置配设；其中在该移动体朝该第一腔室的内部移动而压缩该定量气体时，将令该第一腔室内的气体压力高于该第二腔室的气体压力，从而驱使该定量液体通过该连通孔以驱动该动力产生器；在该移动体朝该第一腔室的外部移动而降低该定量气体的压力时，将令该第一腔室内的气体压力低于该第二腔室的气体压力，从而驱使该定量液体从该连通孔回流以驱动该动力产生器。

为了达到上述的目的，本发明还提供一种以气体驱动液体的动力装置，包括一容器、一定量液体、一驱动机构、一定量气体及一动力产生器，该容器具有一第一腔室和一第二腔室，并在该第一腔室和该第二腔室之间设有一连通孔；该定量液体填注在该第一腔室和该第二腔室内部；该驱动机构包含一移动体，该移动体容置在该第一腔室内；该定量气体填充在该第一腔室且介于该移动体和该定量液体的液面之间；该动力产生器对应该连通孔位置配设；其中该移动体在往复移动过程中将令该定量气体产生增压或减压，从而驱使该定量液体从该连通孔流出或流入来令该动力产生器产生动力。

为了达到上述的目的，本发明还提供一种以气体驱动液体的动力装置，包括一容器、一定量液体、一可变换压力的气体及一动力产生器，该容器具有一第一腔室和一第二腔室，并在该第一腔室和该第二腔室之间设有一连通孔；该定量液体填注在该第一腔室和该第二腔室内部；该可变换压力的气体填充在该第一腔室且位在该定量液体的液面上方；该动力产生器对应该连通孔位置配设；通过该气体的压力增减变换，从而驱使该定量液体从该连通孔做流出或流入以令该动力产生器产生动力。

为了达到上述的目的，本发明还提供一种水力发电设备，包括一容器、一定量液体、一驱动机构、一定量气体、一动力产生器及一蓄电器，该容器具有一第一腔室和一第二腔室，并在该第一腔室和该第二腔室之间设有一连通孔；该定量液体填注在该第一腔室和该第二腔室内部；该驱动机构包含一移动体，该移动体容置在该第一腔室内；该定量气体填充在该第一腔室且介于该移动体和该定量液体的液面之间；该动力产生器对应该连通孔位置配设；该蓄电器电性连接该动力产生器和该驱动机构；其中在该移动体朝该第一腔室的内部移动而压缩该定量气体时，将令该第一腔室内的气体压力高于该第二腔室的气体压力，从而驱使该定量液体通过该连通孔以驱动该动力产生器；在该移动体朝该第一腔室的外部移动而降低该定量气体的压力时，将令该第一腔室内的气体压力低于该第二腔室的气体压力，从而驱使该定量液体从该连通孔回流以驱动该动力产生器。

本发明还具有以下功效，移动体在移出和移入容腔的过程中，均可对动力产生器进行驱动来产生电力。利用气体的密度远低于液体的密度特性，以气体来驱使液体移动相对于以液体来驱使液体移动，并通过在两个腔室所产生的气压差来驱动相当容积的液体，如此可使动力产生器产生大量的电力。通过在叶轮的二侧分别设置有收敛通道和发散通道并搭配止回阀，可使叶轮朝同一方向做旋转来令动力产生器产生电力。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1本发明第一实施例组合外观图；

图2本发明第一实施例组合剖视图；

图3本发明第一实施例使用状态剖视图(一)；

图4为图3的4-4剖视图；

图5本发明第一实施例使用状态剖视图(二)；

图6为图5的6-6剖视图；

图7本发明第二实施例使用状态剖视图(一)；

图8本发明第二实施例使用状态剖视图(二)；

图9本发明第三实施例使用状态剖视图(一)；

图10本发明第三实施例使用状态剖视图(二)；

图11本发明第四实施例使用状态剖视图(一)；

图12本发明第四实施例使用状态剖视图(二)；

图13本发明第五实施例使用状态剖视图(一)；

图14本发明第五实施例使用状态剖视图(二)；

图15本发明第六实施例使用状态剖视图(一)；

图16为图15的16-16剖视图；

图17本发明第六实施例使用状态剖视图(二)；

图18为图17的18-18剖视图；

图19本发明第七实施例组合剖视图。

其中，附图标记

1、1a、1b、1c、1d、1e...动力装置

10...容器

11...板片                    12...分隔板

121...连通孔                 13...第一腔室

14...第二腔室                15、15′...内衬体

151、151′...通孔            16...第一引流结构

161...弧形引流面             17、17e...第二引流结构

171、171e...引流块           172、172e...止回阀

173、173e...分流块           174...收敛通道

175...发散通道               18...第三引流结构

19...第四引流结构            101...固定板

20...定量液体

30...立式驱动机构

30c...卧式驱动机构

31...电动机                  32、32a...驱动轮

321a...拨杆                  33、33′...连杆

34、34′、34a...移动体

341、341′...圆盘            342、342′...直杆

341a...圆筒                  342a...T杆

35e...从动轮

40、40′...定量气体

50...动力产生器

51...电机部分            52...叶轮

6...蓄电器

61、61′...导电线

70...气体抽吸机构

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而所附的附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

请参阅图1及图2所示，本发明提供一种以气体驱动液体的动力装置及具该装置的水力发电设备，此动力装置1主要包括一容器10、一定量液体20、一驱动机构30、一定量气体40及一动力产生器50。

容器10可为金属材料、塑料材料或其它各种不同材料所制成，由多个板片11所组接围设而成的一中空矩形体，但不以此种形状为限；在中空矩形体的内部中央位置安装有一分隔板12，而将容器10内部区隔出一第一腔室13和一第二腔室14，并在分隔板12的下方位置开设有一连通孔121(如图4所示)，使第一腔室13和第二腔室14以此连通孔121而彼此相通。在第一腔室13的上部位置装设有一内衬体15，并于此内衬体15的中央位置开设有一通孔151；另在第一腔室13和第二腔室14的下部角端位置分别装设有一第一引流结构16，此第一引流结构16具有一弧形引流面161。

此定量液体20可为水或者是水中混入抗冻剂、润滑剂等其它成分的液体，其是填注在第一腔室13和该第二腔室14内部。

本实施例的驱动机构为一立式驱动机构30，其是安装在容器10上，此驱动机构30主要包含一电动机31、一驱动轮32、一连杆33及一移动体34，电动机31通过承架固定在分隔板12上；此驱动轮32为一圆形盘体，其中心是套接在电动机31的轴心上；连杆33的一端枢接在与驱动轮32的中心间隔有一段距离的位置；本实施例的移动体34为一活塞，其可为发泡材(如保丽龙)、碳纤维、玻璃纤维或金属等材料所制成，此移动体34具有容置在前述通孔151内的一圆盘341及固定在圆盘341上端面中央位置的一直杆342，此直杆342的自由端是与前述连杆33的另一端枢接结合。

定量气体40可为空气，其是填充在第一腔室13且介于移动体34的圆盘341前端面和定量液体20的液面之间。

本实施例的动力产生器50为一水轮机，其具有一电机部分51及连接电机部分51的一叶轮52，此动力产生器50是安置在容器10的内部，且其叶轮52对应于前述连通孔121位置配设。

请参阅图4及图6所示，本发明的容器10还包含一第二引流结构17，此第二引流结构17是对应于连通孔121位置成型在底部板片11上，第二引流结构17包括二引流块171、二止回阀172及二分流块173，各引流块171分别固定在二侧边板片11的内壁；各分流块173大致呈一近三角状，且是成对的配设在叶轮52的二相互对应边上；各止回阀172的一端枢接在引流块171的发散表面上，另一端则跟随着定量液体20的流动方向作间歇性的闭合或开启。在每一引流块171和各分流块173之间分别形成有一收敛通道174和一发散通道175，收敛通道174形成在定量液体20流入叶轮52的一侧，发散通道175则形成在定量液体20流出叶轮52的一侧；如此，可使叶轮52朝同一方向作旋转，且具有降低定量液体20在流经叶轮52时冲击力，并且能够增加定量液体20流经叶轮52的流动速度。

请参阅图3至图6所示，通过上述各组件可组合成一动力装置1，此时的定量气体40压力可设定为一大气压(latm)，另第二腔室14的顶部为一开放型态，是以位在第二腔室14内的定量液体20的液面也承受一大气压的压力。使用时以电动机31来带动驱动轮32作旋转，将驱使连杆33推动移动体34的圆盘341朝向内衬体15的通孔151下方移动，此时将对填充在第一腔室13内的定量气体40进行压缩，此定量气体40被压缩后将产生增压而大于一大气压，利用定量液体20的二液面间的压力差，即可令位在第一腔室13内的定量液体20迅速地从连通孔121流出至第二腔室14内，在定量液体20流经连通孔121的同时将带动叶轮52旋转，而使电机部分51产生电力。从图4可以明显得知，在定量液体20从第一腔室13下方流经叶轮52而进入第二腔室14时，下方的止回阀172是被流动的定量液体20冲开而呈开启状，上方的止回阀172则是被流动的定量液体20压掣而呈闭合状，此时的叶轮52是以逆时针方向做旋转。

反之，在驱动轮32继续作全圆周旋转时，将驱使连杆33推动移动体34的圆盘341朝向内衬体15的通孔151上方移动，此时将对填充在第一腔室13内的定量气体40进行膨胀动作(即容积增加气体质量不变)，此定量气体40被膨胀后将产生减压而小于一大气压，利用定量液体20的二液面的压力差，即可令位在第二腔室14内的定量液体20迅速地从连通孔121流入至第一腔室13内，在定量液体20流经连通孔121的同时将带动叶轮52旋转，而使电机部分51继续产生电力。从图6可以明显得知，在定量液体20从第二腔室14下方流经叶轮52而进入第一腔室13时，下方的止回阀172是被流动的定量液体20压掣而呈闭合状，上方的止回阀172则是被流动的定量液体20冲开而呈开启状，此时的叶轮52也是以逆时针方向做旋转。

请再参阅图1所示，本发明的水力发电设备除了具有前述的动力装置1外，其还包括一蓄电器6，此蓄电器6连接有二组导电线61、61′，其中一组导电线61电性连接前述的动力产生器50，另一导电线61′则电性连接前述的电动机31，藉以利用动力产生器50所产生的电力一部分来提供给电动机31运转的所需。此外，本发明的动力产生器50所产生的电力除了可以供给前述驱动机构30运转的所需外，也可将一部分多余的电力提供给其它的电控设备及负载使用，如此可产生永恒运动的发电功能。

请参阅图7及图8所示，为本发明第二实施例的动力装置，此动力装置1a与第一实施例动力装置1的主要区别在于：其在第二腔室14内部增设有一内衬体15′，并于内衬体15′的中央位置开设有一通孔151′。在驱动机构30还包含一连杆33′及一移动体34′，连杆33′与前述的连杆33是以错位关系分别枢接在前述驱动轮32上，此移动体34′也具有容置在通孔151′内的一圆盘341′及固定在圆盘341′上端面中央位置的一直杆342′，此直杆342′的自由端是与连杆33′的枢接结合。又，在第二腔室14内填充有一定量气体40′，此定量气体40′介于移动体34′的圆盘341′前端面和定量液体20的液面之间。如此，可加大第一腔室13和第二腔室14的气压差，进而加快定量液体20流经连通孔121的速度，进而提高发电效能。

请参阅图9及图10所示，为本发明第三实施例的动力装置，此动力装置1b与前述实施例的主要区别在于：其还包括二第三引流结构18，此等第三引流结构18是与前述的各内衬体15、15′一体成型，其配设在第一腔室13和第二腔室14的内壁上，通过在各腔室13、14形成有不等宽度或直径的孔，以加速内部定量液体20和各定量气体40、40′的流动。

请参阅图11及图12所示，为本发明第四实施例的动力装置，此动力装置1c与前述实施例的主要区别在于：本实施例的驱动机构为一卧式驱动机构30c，其移动体34是以水平方向作往复移动，并在第一腔室13上方内部设有一第四引流结构19，此第四引流结构19可提高第一腔室13内部的定量气体40的流动顺畅性。

请参阅图13及图14所示，为本发明第五实施例的动力装置，此动力装置1d与前述实施例的主要区别在于：本实施例的驱动机构也为一卧式驱动机构30d，其驱动轮32d受电动机31d的驱动作半圆周的旋转，在驱动轮32d上连接有二拨杆321d，移动体34d由二圆筒341d及连接二圆筒341d的一T杆342d所组成，其是利用各拨杆321d来驱动T杆342d作水平方向的往复移动。

请参阅图15及图18所示，为本发明第六实施例的动力装置，此动力装置1e与前述实施例的主要区别在于：本实施例的驱动机构也为一卧式驱动机构30e，其在驱动轮32e和连杆33之间还设有一从动轮35e，连杆33是枢接在从动轮35e上，而驱动轮32e则与从动轮35e相互啮合传动，藉以利用此减速机构来降低电动机31的驱动力矩。另其第二引流结构包括多个引流块171e、多个止回阀172e及多个分流块173e，引流块171e包含位在二侧边的半船形引流块和位在中间区域的船形引流块，各分流块173e大致呈一三角形，且是两两成对的配设在叶轮52相互对应边上，止回阀172e的一端枢接在引流块171e上，另一端则跟随着定量液体20的流动方向作间歇性的闭合或开启，以使叶轮52可朝同一方向作旋转(如图16和图18所示)。

请参阅图19所示，为本发明第七实施例的动力装置，此动力装置1f与前述实施例的主要区别在于：于第一腔室13的上方以固定板101予以密封，利用一气体抽吸机构70对第一腔室13的内部进行充气或抽气的动作，即能以此可变换压力的气体，驱使定量液体20从连通孔121作流出或流入，而令动力产生器50产生动力。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (18)

1.一种以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，包括：

一容器，具有一第一腔室和一第二腔室，并在该第一腔室和该第二腔室之间设有一连通孔；

一定量液体，填注在该第一腔室和该第二腔室内部；

一驱动机构，包含一移动体，该移动体容置在该第一腔室内；

一定量气体，填充在该第一腔室且介于该移动体和该定量液体的液面之间；以及

一动力产生器，对应该连通孔位置配设；

其中在该移动体朝该第一腔室的内部移动而压缩该定量气体时，将令该第一腔室内的气体压力高于该第二腔室的气体压力，从而驱使该定量液体通过该连通孔以驱动该动力产生器；在该移动体朝该第一腔室的外部移动而降低该定量气体的压力时，将令该第一腔室内的气体压力低于该第二腔室的气体压力，从而驱使该定量液体从该连通孔回流以驱动该动力产生器。

2.根据权利要求1所述的以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，该容器由多个板片围设而成一中空体，在该中空体的内部安装有一分隔板，并将该容器内部区隔出该第一腔室和该第二腔室，该连通孔开设在该分隔板的下方位置。

3.根据权利要求1所述的以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，该第一腔室的内部装设有一内衬体，于该内衬体开设有一通孔，该移动体是在该通孔内往复移动。

4.根据权利要求1所述的以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，在该第一腔室和该第二腔室的角端分别装设有一第一引流结构，每一该第一引流结构具有一弧形引流面。

5.根据权利要求1所述的以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，该驱动机构为一立式驱动机构，该移动体作纵向的上下往复移动。

6.根据权利要求1所述的以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，该驱动机构为一卧式驱动机构，该移动体作水平方向的前后往复移动。

7.根据权利要求1所述的以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，该驱动机构还包含一电动机、一驱动轮及一连杆，该电动机固定在该容器上，该驱动轮套接在该电动机上，该连杆的一端枢接在该驱动轮另一端枢接在该移动体。

8.根据权利要求7所述的以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，该驱动机构还包含另一连杆及另一移动体，该另一驱动轮套接在该电动机上，该另一连杆的一端枢接在该驱动轮另一端枢接在该另一移动体，该另一移动体容置在该第二腔室内。

9.根据权利要求8所述的以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，还包括另一定量气体，该另一定量气体容置在该第二腔室内，且介于该另一移动体和该定量液体的液面之间。

10.根据权利要求1所述的以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，该动力产生器具有一电机部分及连接该电机部分的一叶轮，该叶轮对应于该连通孔位置配设。

11.根据权利要求10所述的以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，该容器还包含一第二引流结构，该第二引流结构是对应该连通孔位置连接在该容器底部，该第二引流结构包含二引流块、二止回阀及二分流块，各该引流块对应该连通孔位置连接在该容器底部，各该分流块配设在该叶轮相互对应边上，每一该止回阀的一端枢接在该引流块上，另一端则跟随着该定量液体的流动方向作间歇性的闭合或开启。

12.根据权利要求11所述的以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，每一该引流块和各该分流块之间分别形成有一收敛通道和一发散通道，该收敛通道形成在该定量液体流入该叶轮的一侧边，该发散通道则形成在该定量液体流出该叶轮的一侧边。

13.根据权利要求1所述的以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，还包括一第三引流结构，该第三引流结构配设在第一腔室和该第二腔室内，以在该第一腔室和该第二腔室内形成有不等大小的孔径。

14.一种以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，包括：

一容器，具有一第一腔室和一第二腔室，并在该第一腔室和该第二腔室之间设有一连通孔；

一定量液体，填注在该第一腔室和该第二腔室内部；

一驱动机构，包含一移动体，该移动体容置在该第一腔室内；

一定量气体，填充在该第一腔室且介于该移动体和该定量液体的液面之间；以及

一动力产生器，对应该连通孔位置配设；

其中该移动体在往复移动过程中将令该定量气体产生增压或减压，从而驱使该定量液体从该连通孔流出或流入来令该动力产生器产生动力。

15.一种以气体驱动液体的动力装置，其特征在于，包括：

一容器，具有一第一腔室和一第二腔室，并在该第一腔室和该第二腔室之间设有一连通孔；

一定量液体，填注在该第一腔室和该第二腔室内部；

一可变换压力的气体，填充在该第一腔室内且位在该定量液体的液面上方；以及

一动力产生器，对应该连通孔位置配设；

通过该气体的压力增减变换，从而驱使该定量液体从该连通孔做流出或流入以令该动力产生器产生动力。

16.一种水力发电设备，其特征在于，包括：

一容器，具有一第一腔室和一第二腔室，并在该第一腔室和该第二腔室之间设有一连通孔；

一定量液体，填注在该第一腔室和该第二腔室内部；

一驱动机构，包含一移动体，该移动体容置在该第一腔室内；

一定量气体，填充在该第一腔室且介于该移动体和该定量液体的液面之间；

一动力产生器，对应该连通孔位置配设；以及

一蓄电器，电性连接该动力产生器和该驱动机构；

其中在该移动体朝该第一腔室的内部移动而压缩该定量气体时，将令该第一腔室内的气体压力高于该第二腔室的气体压力，从而驱使该定量液体通过该连通孔以驱动该动力产生器；在该移动体朝该第一腔室的外部移动而降低该定量气体的压力时，将令该第一腔室内的气体压力低于该第二腔室的气体压力，从而驱使该定量液体从该连通孔回流以驱动该动力产生器。

17.一种水力发电设备，其特征在于，包括：

一容器，具有一第一腔室和一第二腔室，并在该第一腔室和该第二腔室之间设有一连通孔；

一定量液体，填注在该第一腔室和该第二腔室内部；

一驱动机构，包含一移动体，该移动体容置在该第一腔室内；

一定量气体，填充在该第一腔室且介于该移动体和该定量液体的液面之间；

一动力产生器，对应该连通孔位置配设；以及

一蓄电器，电性连接该动力产生器和该驱动机构；

其中该移动体在往复移动过程中将令该定量气体产生增压或减压，从而驱使该定量液体从该连通孔流出或流入来令该动力产生器产生动力。

18.一种水力发电设备，其特征在于，包括：

一容器，具有一第一腔室和一第二腔室，并在该第一腔室和该第二腔室之间设有一连通孔；

一定量液体，填注在该第一腔室和该第二腔室内部；

一可变换压力的气体，填充在该第一腔室且位在该定量液体的液面上方；

一动力产生器，对应该连通孔位置配设；以及

一蓄电器，电性连接该动力产生器和该驱动机构；

通过该气体的压力增减变换，从而驱使该定量液体从该连通孔做流出或流入以令该动力产生器产生动力。

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