CN115126645A - 海浪能量转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种海浪能量转换装置，其包含一驱动单元、一连动单元、一带动单元、一传动单元以及一能源转换装置，通过海浪产生的起伏位能带动该驱动单元的浮体升降位移，再经由该连动单元、带动单元以及传动单元将起伏位能转换形成一旋转动能，进而予以发电使用，且该带动单元是随着海浪起伏位能的增减，于该带动单元的第一、二带动齿轮间带动变换，以令该传动单元的传动轴能通过该传动单元的第一传动齿轮、第二传动齿轮择一带动旋转而产生能量，达到持续且稳定的能量输出，以提升能源转换装置的发电效率。

Description

海浪能量转换装置
技术领域
本发明是关于一种能量转换结构，尤其是指一种将海浪起伏产生的升降位能转换成旋转动能以供发电的海浪能量转换装置。
背景技术
已知以自然界蕴藏的物质来发电，目前常用发电方式有核能及火力发电。核能发电是利用重原子核燃料(即U-233、U-235及Pu-239)在核反应器内分裂达连锁反应时所产生的热能，再借此热能或直接产生蒸气或导至热交换器产生蒸气，使热能转变为电能，但对核能发电原料来源则并无大量的稳定供应产地，以致其成本有走高的趋势，同时对建造核能发电厂房其成本也相当高昂，造成许多发展中的国家无能力建造电厂，且若以核能发电则存有两个严重的问题：即其一是核废料的堆积及处理方法，其二是对周遭环境的影响。火力发电主要是以燃烧煤、石油等燃料来产生水蒸气，以水蒸气推动涡轮机旋转继带动发电机组发电，而以煤作为火力发电的能源则是极易造成在空气中排放出粉粒、二氧化硫、氮氧化物(NOX)和二氧化碳的空气污染物及废水、粉煤灰、酸雨之类，因此需要有良好的环保措施以防止空气污染，且目前在高油价的情况下对火力发电显然其成本有偏高的缺失。综上所述，核能及火力发电具有放射性废料、空气污染、温室效应、资源缺乏危机、严重影响生态环境、水源污染等问题。
有鉴于此，本发明人于多年从事相关产品的制造开发与设计经验，针对上述的目标，详加设计与审慎评估后，终得一确具实用性的本发明。
发明内容
本发明所欲解决的技术问题在于针对现有技术存在的上述缺失，提供一种海浪能量转换装置。
本发明提供的海浪能量转换装置包括：一驱动单元、一连动单元、一带动单元、一传动单元以及一能源转换装置，该驱动单元设有一浮体，该浮体的上表面直立状设有一驱动柱，该驱动柱的两侧面设有一第一齿牙段以及一第二齿牙段；该连动单元设有一第一连动齿轮以及一第二连动齿轮，该第一、二连动齿轮分别与该驱动柱的第一、二齿牙段啮合作动，且该第一连动齿轮搭配组设一第一单向轴承，该第二连动齿轮则搭配组设一第二单向轴承，该第一、二单向轴承带动旋转的方向相同，再经由该第一、二单向轴承将该第一、二连动齿轮分别穿套于一第一连动轴以及一第二连动轴的一端，该第一连动轴的另一端连结一第三连动齿轮，该第二连动轴的另一端连结一第四连动齿轮；该带动单元设有一第一带动齿轮、一带动轴、一第二带动齿轮以及一惰轮，该第一带动齿轮是与该第三、四连动齿轮啮合作动，且该第一带动齿轮搭配组设一第三单向轴承，再通过该第三单向轴承将该第一带动齿轮单向带动地套接于该带动轴的一端，该带动轴中段处套接连动该第二带动齿轮，而该带动轴的另一端则连结该惰轮；该传动单元至少设有一第一传动齿轮、一第二传动齿轮、一第三传动齿轮、一第四传动齿轮、一第五传动齿轮、一第六传动齿轮以及一传动轴，该第一传动齿轮与该第一带动齿轮啮合作动，且该第一传动齿轮搭配组设一第四单向轴承，该第四单向轴承单向带动地穿套接于一第一转轴，该第一转轴的另一端与该第二传动齿轮连结，该第二传动齿轮与该第三传动齿轮啮合作动，该第三传动齿轮经由一第二转轴与该第四传动齿轮结合连动，该第五传动齿轮以及该第六传动齿轮分别设置于该第四传动齿轮两侧并相互啮合作动，该第五传动齿轮与该第二带动齿轮啮合作动，该第六传动齿轮轴心处则设有该传动轴；该能源转换装置至少包括一发电机，该发电机连接该传动轴以将能量转换成电能并供给、储存。
较佳地，该驱动单元设有一直立轨道，该浮体是沿着该直立轨道升降作动，且该直立轨道内侧对称设有两导正轮，两该导正轮抵靠该驱动柱平面状的另两侧面。
较佳地，该连动单元安装于一第一支撑结构上，该第一支撑结构的同一平面上设有一第一轴承座以及一第二轴承座，该第一轴承座以及该第二轴承座供该第一、二连动轴穿设连结，该第一支撑结构于该第一、二轴承座间设有一第三轴承座，该第三轴承座高于该第一、二轴承座，且该第三轴承座供该带动轴的一端穿设连结，该第一带动齿轮以及该第二带动齿轮间设有一第二支撑结构，该第二支撑结构紧邻该第一带动齿轮，并于该第二支撑结构顶端设有一第四轴承座以供该带动轴穿设通过，而该第二带动齿轮以及该惰轮间设有一第三支撑结构，该第三支撑结构顶端设有一第五轴承座以供该带动轴的另一端穿设连结。
较佳地，该第一传动齿轮以及该第二传动齿轮间设有一第四支撑结构，该第四支撑结构顶端设有一第六轴承座以供该第一转轴穿设连结，该第四传动齿轮、该第五传动齿轮以及该第六传动齿轮安装于一第五支撑结构上，该第五支撑结构顶端设有一壳体，该第四、五、六传动齿轮啮合排列限制于该壳体内，该第二转轴贯穿通过该壳体与该第四传动齿轮结合连动，该壳体还穿设一第三转轴以将该第六传动齿轮串接限制。
较佳地，该惰轮的圆面积大于该第一带动齿轮的圆面积。
较佳地，该能源转换装置还包括一控制室、数个发电机、至少一空压机以及一储气桶，该传动轴所传送的能量经由该控制室分配至所述发电机进行发电作业，所述发电机发电的电流传输至电力公司提供各项用电的使用，或是可将能量经控制室分配至所述空压机压缩空气并储存至该储气桶内，当需要使用电时，该储气桶能将储存的空气送至空气马达并传输至所述发电机发电，再将发电的电能输送至电力公司提供各项用电的使用。
对照先前技术的功效：本发明是通过海浪产生的起伏位能带动该浮体升降位移，再经由该连动单元、带动单元以及传动单元将起伏位能转换形成一旋转动能，进而予以发电使用，且该带动单元是随着海浪起伏位能的增减，于该第一、二带动齿轮间带动变换，以令该传动轴能通过该第一传动齿轮、该第二传动齿轮择一带动旋转而产生能量，达到持续且稳定的能量输出，以提升能源转换装置的发电效率。
附图说明
图1为本发明的立体图。
图2为本发明中的浮体上升位移的示意图。
图3为本发明中的浮体下降位移的示意图。
图4为本发明中的浮体于另一视角上升位移的示意图。
图5为本发明中的浮体于另一视角下降位移的示意图。
图6为本发明的浮体下降位移的侧视图。
图7为本发明的浮体上升位移的侧视图。
图8为本发明的俯视图。
图9为图8沿A-A剖线的剖视图。
图10为本发明的能量转换的流程示意图。
附图中的符号说明：
10:驱动单元；11:浮体；12:驱动柱；121:第一齿牙段；122:第二齿牙段；13:直立轨道；14:导正轮；20:连动单元；21:第一连动齿轮；22:第二连动齿轮；23:第一单向轴承；24:第二单向轴承；25:第一连动轴；26:第二连动轴；27:第三连动齿轮；28:第四连动齿轮；29:第一支撑结构；291:第一轴承座；292:第二轴承座；293:第三轴承座；30:带动单元；31:第一带动齿轮；311:第三单向轴承；32:带动轴；33:第二带动齿轮；34:惰轮；35:第二支撑结构；351:第四轴承座；36:第三支撑结构；361:第五轴承座；40:传动单元；41:第一传动齿轮；411:第四单向轴承；412:第一转轴；42:第二传动齿轮；43:第三传动齿轮；431:第二转轴；44:第四传动齿轮；45:第五传动齿轮；451:第三转轴；46:第六传动齿轮；47:传动轴；48:第四支撑结构；481:第六轴承座；49:第五支撑结构；491:壳体；50:能源转换装置；51:控制室；52:发电机；53:空压机；54:储气桶。
具体实施方式
为使对本发明的目的、特征及功效能够有更进一步的了解与认识，以下请配合图式详述如后。
首先，先请参阅图1、2、4所示，一种海浪能量转换装置，其包括：一驱动单元10、一连动单元20、一带动单元30、一传动单元40以及一能源转换装置50，该驱动单元10设有一浮体11，该浮体11的上表面直立状设有一驱动柱12，该驱动柱12的两侧面设有一第一齿牙段121以及一第二齿牙段122，该驱动单元10设有一直立轨道13，该浮体11是沿着该直立轨道13升降作动，且该直立轨道13内侧对称设有两导正轮14，两该导正轮14抵靠该驱动柱12平面状的另两侧面；该连动单元20设有一第一连动齿轮21以及一第二连动齿轮22，该第一、二连动齿轮21、22分别与该驱动柱12两侧的第一、二齿牙段121、122啮合作动，且该第一连动齿轮21搭配组设一第一单向轴承23，该第二连动齿轮22则搭配组设一第二单向轴承24，该第一、二单向轴承23、24带动旋转的方向相同，经由该第一、二单向轴承23、24将该第一、二连动齿轮21、22单向带动地分别穿套于一第一连动轴25以及一第二连动轴26的一端，该第一连动轴25的另一端连结一第三连动齿轮27，该第二连动轴26的另一端连结一第四连动齿轮28，该连动单元20安装于一第一支撑结构29上，该第一支撑结构29的同一平面上设有一第一轴承座291以及一第二轴承座292，该第一轴承座291以及该第二轴承座292供该第一、二连动轴25、26穿设连结，该第一支撑结构29于该第一、二轴承座291、292间设有一第三轴承座293，该第三轴承座293高于该第一、二轴承座291、292；该带动单元30设有一第一带动齿轮31、一带动轴32、一第二带动齿轮33以及一惰轮34，该第一带动齿轮31与该第三、四连动齿轮27、28啮合作动，且该第一带动齿轮31搭配组设一第三单向轴承311，再通过该第三单向轴承311将该第一带动齿轮31单向带动地套接于该带动轴32一端，该带动轴32中段处套接连动该第二带动齿轮33，而该带动轴32另一端则连结该惰轮34，该惰轮34的圆面积大于该第一带动齿轮31的圆面积，该第三轴承座293供该带动轴32一端穿设连结，该第一带动齿轮31以及该第二带动齿轮33间设有一第二支撑结构35，该第二支撑结构35紧邻该第一带动齿轮31，并于该第二支撑结构35顶端设有一第四轴承座351以供该带动轴32穿设通过，而该第二带动齿轮33以及该惰轮34间设有一第三支撑结构36，该第三支撑结构36顶端设有一第五轴承座361以供该带动轴32另一端穿设连结；该传动单元40至少设有一第一传动齿轮41、一第二传动齿轮42、一第三传动齿轮43、一第四传动齿轮44、一第五传动齿轮45、一第六传动齿轮46以及一传动轴47，该第一传动齿轮41与该第一带动齿轮31啮合作动，且该第一传动齿轮41搭配组设一第四单向轴承411，该第四单向轴承411单向带动地穿套接于一第一转轴412，该第一转轴412的另一端与该第二传动齿轮42连结，该第二传动齿轮42与该第三传动齿轮43啮合作动，该第三传动齿轮43经由一第二转轴431与该第四传动齿轮44结合连动，该第五传动齿轮45以及该第六传动齿轮46分别设置于该第四传动齿轮44两侧并相互啮合作动，该第五传动齿轮45与该第二带动齿轮33啮合作动，该第六传动齿轮46轴心处则设有该传动轴47，该第一传动齿轮41以及该第二传动齿轮42间设有一第四支撑结构48，该第四支撑结构48顶端设有一第六轴承座481以供该第一转轴412穿设连结，该第四、五、六传动齿轮44、45、46是安装于一第五支撑结构49上，该第五支撑结构49顶端设有一壳体491，该第四、五、六传动齿轮44、45、46啮合排列限制于该壳体491内，该第二转轴431贯穿通过该壳体491与该第四传动齿轮44结合连动，该壳体491还穿设一第三转轴451以将该第五传动齿轮45串接限制；该能源转换装置50包括一控制室51、数台发电机52、至少一空压机53以及一储气桶54，再请由图10所示观之，该传动轴47所传送的能量经由该控制室51分配至所述发电机52进行发电作业，其发电的电流传输至电力公司提供各项用电的使用，另外还可将能量经控制室51分配至所述空压机53压缩空气并储存至该储气桶54内，当需要使用电时，该储气桶54能将储存的空气经由空气马达传输至所述发电机52发电，再将发电的电能输送至电力公司提供各项用电的使用。
其结构实际作动状态，首先请由图2至7所示观之，该驱动单元10的浮体11是浮设于海面上，通过海浪波动位能带动该浮体11沿着该直立轨道13上、下位移，同时连动该驱动柱12上、下移动，并利用两侧的第一、二齿牙段121、122与该第一、二连动齿轮21、22啮合连动，借此，当该浮体11沿着直立轨道13往上位移时，该第一连动齿轮21形成顺时针旋转，该第二连动齿轮22则形成逆时针旋转，并利用带动方向相同的第一、二单向轴承23、24的配合，使该第一连动齿轮21转动时得以咬合带动该第一连动轴25达到该第三连动齿轮27的同步旋转，进一步利用该第三连动齿轮27带动该第一带动齿轮31转动产生动能，而该第二连动齿轮22转动时则无法咬合带动该第二连动轴26形成空转状态，以令该第四连动齿轮28不会作功给该第一带动齿轮31；反之，当该浮体11沿着直立轨道13往下位移时，该第一连动齿轮21形成逆时针旋转，该第二连动齿轮22则形成顺时针旋转，此时该第一连动齿轮21无法咬合带动该第一连动轴25形成空转状态，使该第三连动齿轮27不会作功给该第一带动齿轮31，而该第二连动齿轮22则咬合带动该第二连动轴26达到第四连动齿轮28的同步转动，进一步利用该第四连动齿轮28带动该第一带动齿轮31转动产生动能，据此，该浮体11随着海浪升降起伏时皆能通过该连动单元20有效使该第一带动齿盘31转动。
接着同样由图3至7所示观之，当该带动单元30的第一带动齿轮31转动而产生动能时，该第一带动齿轮31与该传动单元40的第一传动齿轮41啮合作动，进而将动能经由第一传动齿轮41传递给第二传动齿轮42，再由该第二传动齿轮42带动该第三传动齿轮43，并同步使该第四传动齿轮44旋转作动，再由该第四传动齿轮44带动该第六传动齿轮46，进而通过该第六传动齿轮46同步带动该传动轴47旋转产生动能，该第一带动齿轮31同时经由该带动轴32连接带动该惰轮34转动，使该第一带动齿轮31转动产生的动能会持续传递至该惰轮34，并使该惰轮34旋转作动，借此，当海浪起伏的升降位能较小时，该连动单元20的第一、二连动齿轮21、22产生的旋转动能减少，随之降低该第一带动齿轮31的旋转动力，此时已获得动能且持续转动的惰轮34转速则会大于该第一带动齿轮31的转速，进而带动控制该带动轴32旋转，并使该第一带动齿轮31因该第三单向轴承311而脱离控制该带动轴32形成空转状态，再由图8、9所示观之，进一步将该带动轴32产生的旋转动能经由该第二带动齿轮33依序通过该第五传动齿轮45、第四传动齿轮44以及该第六传动齿轮46，最后由该第六传动齿轮46带动该传动轴47产生稳定的旋转动能，且该第一传动齿轮41也通过该第四单向轴承411脱离控制该第二传动齿轮形成空转状态，避免动能干涉而造成能源的减损；反之，若当海浪起伏位能增加变大时，该连动单元20的第一、二连动齿轮21、22产生的旋转动能则会增加，进一步提升该第一带动齿轮31的旋转动力，使该第一带动齿轮31转速大于该惰轮34转速，进而由该第一带动齿轮31带动该惰轮34转动，同时啮合带动该第一传动齿轮41使该传动轴47产生旋转动能。
最后再由图10所示观之，该传动轴47所传送的能量经由该控制室51分配至所述发电机52进行发电作业，其发电的电流传输至电力公司提供民生各项用电的使用，若产生有多余能量时，则可将能量经控制室51分配至所述空压机53压缩空气，并将压缩空气储存至该储气桶54内，当需要使用电时，再由该储气桶54将储存的空气经由空气马达(图未表示)传输至所述发电机52发电，再将发电的电流输送至电力公司提供各项用电的使用，达到自需、供给目的。
上述具体实施例的结构，可得到下述的效益：本发明是通过海浪产生的起伏位能带动该浮体11升降位移，再经由该连动单元20、带动单元30以及传动单元40将起伏位能转换形成一旋转动能，进而予以发电使用，且该带动单元30是随着海浪起伏位能的增减，于该第一、二带动齿轮31、33间可变换带动状态，以令该传动轴47能通过该第一传动齿轮41、该第二传动齿轮42择一带动旋转而产生能量，达到持续且稳定的能量输出，以提升能源转换装置50的发电效率。
以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围；即大凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种海浪能量转换装置，其特征在于，包括：
一驱动单元，该驱动单元设有一浮体，该浮体的上表面直立状设有一驱动柱，该驱动柱的两侧面设有一第一齿牙段以及一第二齿牙段；
一连动单元，该连动单元设有一第一连动齿轮以及一第二连动齿轮，该第一、二连动齿轮分别与该驱动柱的第一、二齿牙段啮合作动，且该第一连动齿轮搭配组设一第一单向轴承，该第二连动齿轮则搭配组设一第二单向轴承，该第一、二单向轴承带动旋转的方向相同，再经由该第一、二单向轴承将该第一、二连动齿轮分别穿套于一第一连动轴以及一第二连动轴的一端，该第一连动轴的另一端连结一第三连动齿轮，该第二连动轴的另一端连结一第四连动齿轮；
一带动单元，该带动单元设有一第一带动齿轮、一带动轴、一第二带动齿轮以及一惰轮，该第一带动齿轮是与该第三、四连动齿轮啮合作动，且该第一带动齿轮搭配组设一第三单向轴承，再通过该第三单向轴承将该第一带动齿轮单向带动地套接于该带动轴的一端，该带动轴中段处套接连动该第二带动齿轮，而该带动轴的另一端则连结该惰轮；
一传动单元，该传动单元至少设有一第一传动齿轮、一第二传动齿轮、一第三传动齿轮、一第四传动齿轮、一第五传动齿轮、一第六传动齿轮以及一传动轴，该第一传动齿轮与该第一带动齿轮啮合作动，且该第一传动齿轮搭配组设一第四单向轴承，该第四单向轴承单向带动地穿套接于一第一转轴，该第一转轴的另一端与该第二传动齿轮连结，该第二传动齿轮与该第三传动齿轮啮合作动，该第三传动齿轮经由一第二转轴与该第四传动齿轮结合连动，该第五传动齿轮以及该第六传动齿轮分别设置于该第四传动齿轮两侧并相互啮合作动，该第五传动齿轮与该第二带动齿轮啮合作动，该第六传动齿轮轴心处则设有该传动轴；
一能源转换装置，该能源转换装置至少包括一发电机，该发电机连接该传动轴以将能量转换成电能并供给、储存。
2.根据权利要求1所述的海浪能量转换装置，其特征在于，该驱动单元设有一直立轨道，该浮体是沿着该直立轨道升降作动，且该直立轨道内侧对称设有两导正轮，两该导正轮抵靠该驱动柱平面状的另两侧面。
3.根据权利要求1所述的海浪能量转换装置，其特征在于，该连动单元安装于一第一支撑结构上，该第一支撑结构的同一平面上设有一第一轴承座以及一第二轴承座，该第一轴承座以及该第二轴承座供该第一、二连动轴穿设连结，该第一支撑结构于该第一、二轴承座间设有一第三轴承座，该第三轴承座高于该第一、二轴承座，且该第三轴承座供该带动轴的一端穿设连结，该第一带动齿轮以及该第二带动齿轮间设有一第二支撑结构，该第二支撑结构紧邻该第一带动齿轮，并于该第二支撑结构顶端设有一第四轴承座以供该带动轴穿设通过，而该第二带动齿轮以及该惰轮间设有一第三支撑结构，该第三支撑结构顶端设有一第五轴承座以供该带动轴的另一端穿设连结。
4.根据权利要求1所述的海浪能量转换装置，其特征在于，该第一传动齿轮以及该第二传动齿轮间设有一第四支撑结构，该第四支撑结构顶端设有一第六轴承座以供该第一转轴穿设连结，该第四传动齿轮、该第五传动齿轮以及该第六传动齿轮安装于一第五支撑结构上，该第五支撑结构顶端设有一壳体，该第四、五、六传动齿轮啮合排列限制于该壳体内，该第二转轴贯穿通过该壳体与该第四传动齿轮结合连动，该壳体还穿设一第三转轴以将该第六传动齿轮串接限制。
5.根据权利要求4所述的海浪能量转换装置，其特征在于，该惰轮的圆面积大于该第一带动齿轮的圆面积。
6.根据权利要求1所述的海浪能量转换装置，其特征在于，该能源转换装置还包括一控制室、数个发电机、至少一空压机以及一储气桶，该传动轴所传送的能量经由该控制室分配至所述发电机进行发电作业，所述发电机发电的电流传输至电力公司提供各项用电的使用，或是将能量经控制室分配至所述空压机压缩空气并储存至该储气桶内，当需要使用电时，该储气桶能够将储存的空气送至空气马达并传输至所述发电机发电，再将发电的电能输送至电力公司提供各项用电的使用。
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