CN106401837A - 水力发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种水力发电系统，是利用水力来进行发电，包括：一水力发电模组以及一发电装置。该水力发电模组包括一叶片轮以及呈倾斜的一流道，该叶片轮的重量为1吨以上，该叶片轮用以接受位于上方的水，并藉由该水以令该叶片轮进行旋转而产生扭力，该流道用以接收经过该叶片轮的水并向下流出；以及该发电装置用以接收该叶片轮旋转之力以进行发电。藉此结构，本发明利用叶片轮的扭力输出可达到高效率发电，符合环保绿能的时代要求。
Description
【技术领域】
本发明为一种发电系统，尤指一种利用叶片轮的扭力输出可达到高效率发电，符合环保绿能的时代要求的水力发电系统。
【背景技术】
按，自西元1975年能源危机爆发后，找寻替代能源以减少过度依赖石化燃料便成为世界各国所共同努力的目标之一。可再生能源（Renewable Energy）为来自大自然的能源，例如：太阳能、风力、地热、潮汐能等等。相较于核能及火力发电具有高污染及潜在的危险性，再生能源则具有取之不尽、用之不竭及无污染的特色，因而再生能源发电技术成为新一代的发电方式。中国台湾位于亚热带邻近赤道，特别是在夏季日照充足，拥有充分的日光，且在冬季东北风盛行，蕴含大量风能，目前主要是以太阳能、风力、生质能及水力等生生不息的天然资源作为发电来源。
其中，请参阅如中国台湾专利第M508593号所揭露一种漂浮式水力发电装置，其包含至少一浮体、发电模组、蓄电模组以及固定模组。浮体可包含固定轴以及活动轴，活动轴套设于固定轴上，活动轴的外周面上具有复数个叶片，当叶片受水流的压力差带动时，可使活动轴沿着固定轴转动。发电模组设置于浮体上，且发电模组的传动轴受活动轴所驱动，而将活动轴进行圆周运动时所产生的动能转换成电能以进行发电。蓄电模组设置于浮体上并电性连接发电模组，以储存发电模组产生的电能。固定模组可连接固定轴，并使浮体漂浮水域的水面时维持固定轴不转动。
以及，如中国台湾专利第M504871 所揭露一种水力发电装置，主要设有呈倾斜设置的水道，并于该水道上方组设有复数水车，又使该水道内组设有锥型管，且使该锥型管其小径的一端朝向位于其后方的水车，另使该水车组接有发电机，藉此，当水流由锥型管其管孔大径的一端往小径的一端流出时，于管孔管径渐缩下，水的流速及水压便会相对提高，于此，当水流冲击水车时，即会增加水车转动速度，进而达到提升与水车组接的发电机其发电效率等实质效益。
由此可以得知，虽然目前技术已拥有各种不同结构的水力发电装置。然而，现有技术的水力发电装置都有着发电效率低落的问题，实有改良的必要。
是以，要如何解决上述现有的问题与缺失，即为本发明的发明人与从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的路径所在者。
【发明内容】
故，本发明的发明人有鉴于上述缺失，乃搜集相关资料，经由多方评估及考量，并以从事于此行业累积的多年经验，经由不断试作及修改，始设计出此种发明专利者。
本发明的目的在于提供一种以极低的碳排放即可达到高效率发电，符合环保绿能的时代要求的水力发电系统。
为了达到上述或其他目的，本创作一种水力发电系统，是利用水力来进行发电，包括：一水力发电模组，包括一叶片轮以及呈倾斜的一流道，该叶片轮的重量为1吨以上，该叶片轮用以接受位于上方的水，并藉由该水以令该叶片轮进行旋转而产生扭力，该流道用以接收经过该叶片轮的水并向下流出；以及一发电装置，用以接收该叶片轮旋转之力以进行发电。
在一较佳实施例中，更包括一抽水马达，用以藉由一管体将水运送一预设高度至该叶片轮上方。
在一较佳实施例中，该预设高度为10-20公尺之间。
在一较佳实施例中，该叶片轮包括一轮体以及复数叶片，该复数叶片是排列设置于该轮体侧边。
在一较佳实施例中，更包括一变速箱，该叶片轮旋转之力先输入至该变速箱，经过该变速箱变速后再输出至该发电装置。
在一较佳实施例中，该叶片轮包括一轴体，该叶片轮旋转之力藉由该轴体输入至该变速箱。
在一较佳实施例中，该水力发电模组包括一箱体，该叶片轮以及该流道系收容于该箱体内。
在一较佳实施例中，更包括一集水槽，设置于该水力发电模组下方或上方，用以集水。
在一较佳实施例中，该叶片轮的重量为10吨。
为了达到上述或其他目的，本创作更包括一种水力发电系统，是利用水力来进行发电，包括：复数水力发电模组，互相迭置而可弹性扩充，各包括一叶片轮以及呈倾斜的一流道，该叶片轮的重量为1吨以上，最上层的该叶片轮用以接受位于上方的水，并藉由该水以令该叶片轮进行旋转而产生扭力，该流道用以接收经过该叶片轮的水并向下流出；以及一发电装置，用以接收该等叶片轮旋转之力以进行发电。
其中，由于本发明的该叶片轮的重量为1吨以上，藉此，当该叶片轮藉由该水以令该叶片轮进行旋转时，可因其本身的重力来产生极大的扭力，以达到高效率发电，符合环保绿能的时代要求。
【附图说明】
〔图1〕为依据本发明水力发电系统较佳实施例的实施示意图；
〔图2〕为依据本发明水力发电系统再一较佳实施例的实施示意图；以及
〔图3〕为依据本发明水力发电系统又一较佳实施例的实施示意图。
【符号说明】
1 抽水马达
11 管体
12 水槽
2 水力发电模组
21 箱体
22 叶片轮
221 轮体
222 叶片
23 流道
24 轴体
25 罩体
26 开口
3 发电装置
4 变速箱
5 水
H 高度。
【具体实施方式】
为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，兹绘图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能如下，俾利完全了解。
请参阅图1所示，为依据本发明水力发电系统较佳实施例的实施示意图。由图中可清楚看出，本发明一种水力发电系统，是利用水力来进行发电，以极低的碳排放即可达到高效率发电，符合环保绿能的时代要求。该水力发电系统包括：一抽水马达1、一水力发电模组2以及一发电装置3。
该抽水马达1用以将水运送至一预设高度至该叶片轮22上方，并且，该抽水马达1藉由一管体11将水运送至该预设高度H。于本实施例中，该预设高度H为10-20公尺之间，但不限于此，该抽水马达1为输入60安培的抽水马达1，但不限于此。
该水力发电模组2包括一叶片轮22以及呈倾斜的一流道23。其中该叶片轮22包括一轮体221、复数叶片222以及轴体24，该复数叶片222排列设置于该轮体221侧边，而该轴体24自该轮体221轴心位置处延伸。且该叶片轮22其重量为1吨以上，较佳地，该叶片轮22其重量为10吨，但不限于此。该叶片轮22用以接受位于上方该抽水马达1所运送的水，并藉由该水以令该叶片轮22进行旋转，该流道23用以接收经过该叶片轮22的水并向下流出。
该发电装置3用以接收该叶片轮22旋转之力以进行发电。于本实施例中，该叶片轮22旋转之力藉由该轴体24输入至该发电装置3。进一步说明，本发明更包括一变速箱4，该叶片轮22旋转之力先输入至该变速箱4，经过该变速箱4变速后再输出至该发电装置3。以及，由于本发明该叶片轮22包括一轴体24，该叶片轮22旋转之力藉由该轴体24输入至该变速箱4。
再者，该水力发电模组2包括一箱体21，该叶片轮22以及该流道23收容于该箱体21内，该箱体21包括一罩体25以及一开口26，该罩体25可限制水的位置，确保水位于两叶片222之间，以达更高效率。以及该开口26使该箱体21与外界通连，可降低箱体21内的温度。以及，本发明水力发电系统更包括一集水槽12，设置于该水力发电模组2下方，用以收集该流道23所流出的水的集水用途。该抽水马达1即可将该集水槽12内的水运送至该预设高度H，并且该发电装置3所产生的电可再供应该抽水马达1电力。
请参阅图1以及2所示，为依据本发明水力发电系统较佳实施例的实施示意图以及再一较佳实施例的实施示意图。由图中可清楚看出，本实施例大致相同于前一实施例，于本段说明中，将只说明不同处。本发明的该水力发电模组2设置为可互相迭置而且可弹性扩充不限制数量，亦即，该水力发电模组2可根据需要一层层设置。藉此实施例的设置，最上层的水力发电模组2该叶片轮22用以接受位于上方的该抽水马达1所运送的水，而最下层的水力发电模组2用以接收经过上一层该水力发电模组2的水并向下流出。
而该发电装置3即可用以接收该等叶片轮22旋转之力以进行发电。
请参阅图3所示，为依据本发明水力发电系统又一较佳实施例的实施示意图。需要特别说明的是，本发明该抽水马达1并非必要元件，例如该集水槽12可设置于该水力发电模组2上方，于具体实施时，该集水槽12可为一位于山上的水库，如此，即可不需要抽水马达1来抽水。
藉由上述的结构、组成设计，兹就本发明的使用作动情形说明如下：请同时参阅图2所示，为依据本发明水力发电系统再一较佳实施例的实施示意图。由图中可清楚看出，本发明的主要关键在于本发明的该叶片轮22的重量为1吨以上，例如设置为10吨。藉此，当该叶片轮22藉由该水以令该叶片轮22进行旋转时，可因其本身的重力来产生极大的扭力，以达到高效率发电，符合环保绿能的时代要求。其中所谓「扭力」，指在一定的距离之内对物体施加的扭转力，进一步说明，本发明叶片轮22利用水以及本身的重力来产生扭力。并且本发明可调整各项的参数以达到最大效率的输出，例如，该抽水马达可将水运送的预设高度H可以自由调整为30公尺，当该预设高度H越高，则水的位能越大。例如，所运送的水量可以为3.6吨或是更多或更少，当所运送的水量越多，则输出也跟着改变。
以下说明本发明的理论推导，以利了解本发明：
扭距与功率的转换推导，假设叶片轮22的半径（R）为1公尺，扭距为T（N-m），则圆周上切线方向的力量（F）为 。对于叶片轮22的圆周运动而言，功（W）的计算定义为每旋转一周所作的功，如下式：。
依照上述理论基础，代入本专利的设计参数，藉由3.6吨的水所产生的力量为。因此对于复数叶片222所产生的能量为。因此系统每分钟供应3.6公吨的水，因此功率能够藉由每分钟60秒进行计算。。将功率转换为马力，藉由定义1hp=745.699Watt，得到此系统单一叶片222能够输出的马力为。另一方面以电功率角度来计算的话，在发电电压为220V的设计之下，系统所能得到的输出电流为；。
发电机扭力：。
另一方面，为求得单一叶片的角动量，必须考虑水流量，以流体的连续方程式，假设流量每分钟3.6t/min（换算为60kg/sec），管径截面积为1m2，其流速计算如下：；V=60m/sec。
则单一叶片的角动量为。
机械能耗损估计：考虑叶片轮22本身所需的转动惯量，假设发电传输1000kg，叶片轮22半径1m，角速度60rad/sec则：。因此若输入的能量为。
因此，总体机械能量损耗约为：。因此机械效率为：，故本发明若使用一组水力发电模组2时，其效率为因此，若能使用多组水力发电模组2时，可有效提升发电效率。
故，请参阅全部附图所示，本发明使用时，与现有技术相较，着实存在下列优点：本发明为一种利用本身的重力来产生极大的扭力以达到高效率发电，符合环保绿能的时代要求的水力发电系统。
惟，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，非因此即拘限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图式内容所为的简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明的专利范围内，合予陈明。
Claims (10)
1.一种水力发电系统，是利用水力来进行发电，其特征在于，包括：
一水力发电模组，包括一叶片轮以及呈倾斜的一流道，该叶片轮的重量为1吨以上，该叶片轮用以接受位于上方的水，并藉由该水以令该叶片轮进行旋转而产生扭力，该流道用以接收经过该叶片轮的水并向下流出；以及
一发电装置，用以接收该叶片轮旋转之力以进行发电。
2.如权利要求书1所述的水力发电系统，其特征在于，更包括一抽水马达，用以藉由一管体将水运送一预设高度至该叶片轮上方。
3.如权利要求书2所述的水力发电系统，其特征在于，该预设高度为10-20公尺之间。
4.如权利要求书1所述的水力发电系统，其特征在于，该叶片轮包括一轮体以及复数叶片，该复数叶片排列设置于该轮体侧边。
5.如权利要求书1所述的水力发电系统，其特征在于，更包括一变速箱，该叶片轮旋转之力先输入至该变速箱，经过该变速箱变速后再输出至该发电装置。
6.如权利要求书5所述的水力发电系统，其特征在于，该叶片轮包括一轴体，该叶片轮旋转之力藉由该轴体输入至该变速箱。
7.如权利要求书1所述的水力发电系统，其特征在于，该水力发电模组包括一箱体，该叶片轮以及该流道收容于该箱体内。
8.如权利要求书1所述的水力发电系统，其特征在于，更包括一集水槽，设置于该水力发电模组下方或上方，用以集水。
9.如权利要求书1所述的水力发电系统，其特征在于，该叶片轮的重量为10吨。
10. 一种水力发电系统，是利用水力来进行发电，其特征在于，包括：
复数水力发电模组，是互相迭置而可弹性扩充，各包括一叶片轮以及呈倾斜的一流道，该叶片轮的重量为1吨以上，最上层的该叶片轮用以接受位于上方的水，并藉由该水以令该叶片轮进行旋转而产生扭力，该流道用以接收经过该叶片轮的水并向下流出；以及
一发电装置，用以接收该等叶片轮旋转之力以进行发电。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170215 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |