CN1405448A - 烟囱式风力发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟囱式风力发电设备，包括：一直立的烟囱状中空导风管，一支持装置，至少一风叶轮被枢设于上述导风管内部，与一发电装置。一加热设备位于导风管内部底下。加热设备可以应用地热能，或者是应用本发明发电设备离峰时间储存的电能来发热。发电装置的电枢单元与磁极单元可分别装设在该风叶轮外缘与导风管内部，或是装设在该风叶轮的轮轴部位。导风管的上端有遮蔽辅助装置，外部可设有复数个其风叶轮轴大致于成水平状的水平式风力发电装置，来协助提高发电效率。本发明提供的风力发电设备可经常不间断运转，且可以不必担心被飓风破坏，因此可以广泛的在世界各地加以应用。

Description

烟囱式风力发电设备
[技术领域]
本发明是关于一种风力发电设备，特别是一种直立的烟囱式风力发电设备。
[背景技术]
基于核能与火力发电的污染日益严重，目前包括风能等替代能源的利用，在世界各地已经越来越普及。关于风能发电部分，传统的风力发电设备都是水平式的装置，一般而言，其风叶轮轴都大致呈水平状，朝向气流。如果是装设在海边，大抵上是由陆地朝着海，在白天与夜晚分别借助陆地与海水的温差而造成的水平向自然气流，推动风叶转动，使风叶轮轴部分的发电单元产生电流。
由于有时候大气中的气流时强时弱，有时甚至会停止，因此传统水平式的风力发电设备，并不能稳定不间断的运转而产生电流，效率也不高。另一方面，为了防止风叶轮轴弯曲，风叶的直径也不能太大，这种限制也使得效率无法提高。再者，传统的风力发电设备需借由齿轮变速来提高转速，因此会损耗许多能源。此外，传统水平式的风力发电设备也不能装设在有飓风的地区，否则风叶与轮轴会被破坏。
风力发电虽然是一种可再生、不会产生污染的发电方式，但由于上述种种限制与缺点，使得传统水平式的风力发电设备推广应用受到许多的限制。
[发明内容]
本发明的目的，在于提供一种直立的烟囱式风力发电设备。
本发明的另一目的，在于提供一种可以不必担心被飓风破坏，因此可以广泛的在世界各地加以应用的风力发电设备。
本发明的目的又在于提供一种可经常不间断、稳定运转的风力发电设备。
本发明的目的还包括在提供一种风叶的直径可以增大，提高发电效率的风力发电设备。
本发明提供的烟囱式风力发电设备，包括：一直立的烟囱状中空导风管，其具有上端出气口与下端入气口，较佳的是上端的截面积小于下端；
一支持装置，用以支持上述导风管，并且保持上述入气口气流畅通；
至少一风叶轮被枢设于上述导风管的内部，该风叶轮的轴与上述导风管大致的保持平行，可受导风管内上升气流的推动而转动自如；
一发电装置，具有一电枢单元与一磁极单元，利用该风叶轮的转动，在该电枢单元与该磁极单元之间因相对运动形成电磁场而产生电流。该电枢单元与该磁极单元是分别装设在该风叶轮外缘与导风管内部，或是装设在该风叶轮的轮轴部位。
上述导风管可以是呈直筒状或是锥形桶构造，或下端呈双曲面筒状构造，或其他各种形状的中空筒状构造。导风管较佳的是由强度大于150Mpa的超高强混凝土构成其主体。
上述导风管较佳的是有一段为收缩段，可协助使上升气流的风速增加，风叶轮较佳的是被装设在该收缩段，上述导风管或收缩段有一部份为透明构造，允许日光进入该导风管或收缩段内部，利用日光能协助气流升温。
为了加强温差的影响造成更快的气流，较佳的是还包括一加热设备位于导风管内部底下。加热设备可以应用地热能，或者是应用本发明的发电设备离峰时间储存的电能来发热。
导风管的上端较佳的是设有遮蔽辅助装置，供防止雨水侵入导风管之中。同时该遮蔽辅助装置上方，可另外加装像打蛋器造型的风力发电机来协助发电，或/与兼做避雷针。
导风管的外部可设有复数个其风叶轮轴大致于成水平状的水平式风力发电装置，来协助提高发电效率。前述风力发电装置可以在一地热充足的区域同时比邻的设立复数个，以群组方式设立并共用一个较大面积的集风罩。
本发明提供的风力发电设备可经常不间断运转，且可以不必担心被飓风破坏，因此可以广泛的在世界各地加以应用。风叶轮的直径可以增大，提高发电效率。
[附图说明]
以下结合附图说明本发明直立的烟囱式风力发电设备之较佳实施例。
图1是本发明设备外观实施例的示意图。
图2类似图1，但显示第二种实施例。
图3类似图1，但显示第三种实施例。
图4是本发明设备实施例的剖视示意图。
图5是群组方式设立复数个风力发电装置实施例的平面示意图。
图6是图5的仰视图。
图中之元件代号：
导风管10      出气口11    入气口12    透明构造13
收缩段14      集风罩15    拉力钢索16  支持装置20
风叶轮30      轴31        发电装置40  电枢单元41
磁极单元42    加热设备50    水平式风力发电装置60
遮蔽辅助装置70
发电机80     拱型条状物81   小叶片82
[具体实施方式]
如图1与图4所示，并请参考图2与图3，本发明的烟囱式风力发电设备，包括：一直立的烟囱状中空导风管10，一支持装置20，至少一风叶轮30被枢设于上述导风管10的内部，与一发电装置40。
如图4所示，导风管10具有上端出气口11与下端入气口12，且较佳的是导风管10有一部份为透明构造13，允许日光进入该导风管10内部，利用日光能协助气流升温。支持装置20用以支持导风管10，并且保持入气口12气流畅通。导风管10可以是如图1所示呈直筒状构造，或是锥形桶状，其上端的水平向截面积小于下端，或如图2所示下端呈双曲面筒状构造，或如图3所示是复数段下端呈双曲面的筒状构造共同组合，或其他各种形状的中空筒状构造。导风管较佳的是由可制成无钢筋预力构件，强度大于150Mpa的超高强混凝土构成其主体，其较佳的材料配比实施例是：水泥10-30％，水10-20％，砂10-40％，炉石粉5-30％，矽灰5-15％，石英粉5-20％，钢(或碳)纤维等高强度细纤维0.5-11％，像减水剂等的强塑剂0.5-10％。其中水与水泥、炉石粉、矽灰、石英粉等形成的水胶比较佳的是0.10-0.25％。
如图4所示，风叶轮30被枢设于导风管10的内部，较佳的是导风管内部有一段为收缩段14，可协助使上升气流的风速增加。风叶轮30较佳的是被装设在该收缩段14。风叶轮30的轴31与上述导风管10的虚拟轴线大致保持平行，可受导风管10内上升气流的推动而转动自如。导风管10的内部管壁上设有多数拉力钢索16，该风叶轮的轴31是由该拉力钢索16支持在该导风管10的内部。又风叶轮的轴31可以设计成中空的管状体，如此除了可强化轴的结构应力坚牢的支撑风叶轮30外，还可以兼做电缆或其他管线的通道。
由于直立的烟囱状中空导风管10其上端与下端，因气压差与温差的影响可自然产生不会间断的上升气流，是风力发电最佳的能源。
为了加强温差的影响造成更快的气流，较佳的是还包括一加热设备50位于上述导风管10内部底下。加热设备50可以应用地热能，或者是应用本发明发电设备离峰时间储存的电能来发热。
发电装置40，基本的具有一电枢单元41与一磁极单元42，利用该风叶轮的转动，在该电枢单元41与该磁极单元42之间因相对运动形成电磁场而产生电流。如图4上半部第一个风叶轮所示，电枢单元41与该磁极单元42，是分别装设在该风叶轮30的外缘与导风管10内部。图4下半部第二个风叶轮则显示，该发电装置40的电枢单元与该磁极单元，是装设在该风叶轮30的轮轴部位。
导风管10的上端较佳的是设有遮蔽辅助装置70，譬如是像一个伞状的顶罩体，供防止雨水侵入导风管10之中。该遮蔽辅助装置70的上方，还可包括一像打蛋器造型的风力发电机80来协助发电或/与兼做避雷针，该发电机80的风叶轮体是由复数个向外弯曲的拱型条状物81共同组成，且每一拱型条状物81中间段的最外缘具有一小叶片82。又导风管10的外部，如图2所示，可设有复数个其风叶轮轴大致于成水平状的水平式风力发电装置60，来协助提高发电效率。
如图5与图6所示，前述的烟囱式风力发电设备，较佳的是在一区域同时比邻的以群组方式设立复数个前述风力发电装置，并共用一个较大面积的集风罩15。此时前述导风管10下端的各入气口12，是共同设于集风罩15的下方。
在上述图示中，虽然举出一些较佳实施例以说明本发明的可行性，但如众所知，不宜由该实施例反而限制了本发明的权利保护范围，亦即，任何熟悉此艺者若应用本发明主要之特征，进行若干细节的变化，皆仍应属于本发明的专利保护范围。

Claims (19)

1.一种烟囱式风力发电设备，其特征是，包括：
一直立的烟囱状中空导风管，其具有上端出气口与下端入气口；
一支持装置，用以支持上述导风管，并且保持上述入气口气流畅通；
至少一风叶轮被枢设于上述导风管的内部，该风叶轮的轴与上述导风管大致的保持平行，可受上述导风管内上升气流的推动而转动自如；
一发电装置，具有一电枢单元与一磁极单元，利用该风叶轮的转动，在该电枢单元与该磁极单元之间形成电磁场而产生电流。
2.根据权利要求1所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述导风管是直筒、锥形桶或是双曲面筒状构造。
3.根据权利要求1所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述导风管的内部管壁上设有多数个拉力钢索，该风叶轮的轴是由该拉力钢索支持在该导风管的内部。
4.根据权利要求1所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：上述导风管内部底下还设有一加热设备。
5.根据权利要求1所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述导风管内部有一段为收缩段，使上升气流的风速增加。
6.根据权利要求5所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述风叶轮是被装设在该收缩段。
7.根据权利要求1所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述导风管或收缩段有一部份为透明构造，允许日光进入内部使空气加热。
8.根据权利要求1所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述发电装置的该电枢单元与该磁极单元，是分别装设在该风叶轮的外缘与上述导风管内部。
9.根据权利要求1所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述发电装置的该电枢单元与该磁极单元，是装设在该风叶轮的轮轴部位。
10.根据权利要求1所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述导风管是直筒状与曲面筒状共同组合构造。
11.根据权利要求1所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述导风管是由强度大于150Mpa的超高强混凝土构成其主体。
12.根据权利要求1所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述导风管的上端设有供防止雨水侵入该导风管之中的遮蔽辅助装置。
13.根据权利要求1所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述导风管的外部设有复数个其风叶轮轴大致于成水平状的水平式风力发电装置。
14.根据权利要求4所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中所述加热设备是应用上述发电设备离峰时间储存的电能来发热。
15.根据权利要求4所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中所述加热设备是应用地热能。
16.根据权利要求1所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述风叶轮的轴可设计成中空的管状体。
17.根据权利要求12所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述遮蔽辅助装置的上方，还包括一像打蛋器造型的风力发电机来协助发电或/与兼做避雷针。
18.根据权利要求1所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：在一区域比邻的以群组方式设立复数个前述风力发电装置，并共用一个较大面积的集风罩。
19.根据权利要求11所述的烟囱式风力发电设备，其特征是：其中上述超高强混凝土的材料配比是：水泥10-30％，水10-20％，砂10-40％，炉石粉5-30％，矽灰5-15％，石英粉5-20％，高强度细纤维0.5-11％，强塑剂0.5-10％，水胶比0.10-0.25％。
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