TW201337093A - 海浪發電設備 - Google Patents

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Abstract

一種海浪發電設備包含浮體、框體、轉軸、第一齒輪、固定座、發電機、傳動軸、第二齒輪、衝擊板與棘輪結構。浮體浮於海面上。框體固定於浮體上，具有第一側與第二側。轉軸具有第一端部與第二端部分別可轉動地連接於第一側與第二側。第一齒輪固定於第一端部上。傳動軸可轉動地連接於固定座與發電機。第二齒輪固定於傳動軸上且耦合第一齒輪。衝擊板包含轉動部與板體。轉動部可轉動地套設於轉軸上。板體固定於轉動部上且部分位於海面下。棘輪結構包含爪部與輪部。爪部位於轉動部上。輪部固定於轉軸上且緊鄰轉動部。輪部具有齒耦合爪部。

Description

海浪發電設備
本發明是有關一種發電設備，且特別有關一種海浪發電設備。
由於全球氣溫日漸暖化且石油儲藏量有限等因素，近年來對環境影響相對較低的再生能源(renewable energy)已蓬勃發展，例如太陽能發電、風力發電、地熱發電與海浪發電。其中，海洋因佔有地表三分之二的面積，不僅取之不盡用之不竭，且海浪的動能供應穩定、開發難度較低，因此各國都列為積極開發之再生能源。
海浪發電是一種利用海浪產生的動能作為再生能源，海浪發電的過程乾淨且安全性高，尤其對於海島形態的國家來說，因國土四週環海，海浪發電設備非常值得開發。若一個國家能有效的利用海浪來進行發電，則可減少火力發電與核能發電的用電比例。當非再生能源例如煤、石油或鈾的使用量降低時，不僅可減少空氣污染，還可減少核廢料的產生，使生態環境能被保護。此外，海浪發電與太陽能發電相較，不需日光就可進行，因此具有日夜持續發電的功能。
海浪發電的種類很多，但目前習知的海浪發電的設備大多具有價格昂貴、構造複雜、安裝不易的缺點。舉例來說，有些發電設備須固定於海底，不論在安裝時或維修時均需潛水，不僅人力成本較高，且當氣候不佳時會難以維修。
本發明之一技術態樣為一種海浪發電設備。
根據本發明一實施方式，一種海浪發電設備包含浮體、框體、複數個轉軸、複數個第一齒輪、至少一固定座、發電機、傳動軸、複數個第二齒輪、複數個衝擊板與複數個棘輪結構。浮體浮於海面上。框體固定於浮體上，具有鏤空部與大致平行的第一側與第二側，其中鏤空部位於海面上方。複數個轉軸分別具有第一端部與第二端部，其中第一端部可轉動地連接於第一側，且第二端部可轉動地連接於第二側。第一齒輪分別固定於第一端部上。固定座位於浮體上。發電機位於浮體上。傳動軸可轉動地連接於固定座與發電機。第二齒輪分別固定於傳動軸上，且每一第二齒輪耦合每一第一齒輪。複數個衝擊板位於鏤空部中，每一衝擊板包含轉動部與板體。轉動部可轉動地套設於每一轉軸上。板體固定於轉動部上且部分位於海面下。棘輪結構分別包含爪部與輪部。爪部位於每一轉動部上。輪部固定於每一轉軸上且緊鄰每一轉動部，其中輪部具有複數個齒耦合爪部。當海浪以一方向衝擊板體時，每一爪部勾住每一輪部的一齒，使輪部分別帶動轉軸同步轉動，並藉由第一齒輪與第二齒輪帶動傳動軸轉動，使發電機產生電力。當海浪以方向的相反方向衝擊板體時，每一爪部滑過每一輪部的部分齒，使輪部無法帶動轉軸轉動。
在本發明一實施方式中，其中上述每一轉動部形成有二大致平行的凸出部，用以夾置板體。
在本發明一實施方式中，其中上述二凸出部分別形成有第一固定孔，每一板體形成有第二固定孔，且二第一固定孔與第二固定孔彼此對齊，且每一衝擊板更包含固定元件耦合於二第一固定孔與第二固定孔，使每一板體固定於二凸出部之間。
在本發明一實施方式中，其中上述每一固定元件包含螺絲。
在本發明一實施方式中，其中上述二凸出部分別形成有一固定孔，每一板體形成有二凹槽分別對齊於二固定孔，且每一衝擊板更包含二固定元件分別耦合於二固定孔並抵靠二凹槽，使每一板體固定於二凸出部之間。
在本發明一實施方式中，其中上述每一固定元件包含止付螺絲。
在本發明一實施方式中，其中上述轉軸大致平行，且每一轉軸大致垂直於傳動軸。
在本發明一實施方式中，其中上述每一板體的長度小於每兩相鄰之轉軸的距離。
在本發明一實施方式中，其中上述海浪發電設備更包含儲電裝置電性連接發電機，用以儲存發電機產生的電力。
在本發明一實施方式中，其中上述每一轉動部與每一板體為一體成型的元件。
在本發明上述實施方式中，由於發電機位於浮體上且傳動軸可轉動地連接於固定座與發電機，因此當傳動軸往一發電方向轉動時可使發電機產生電力。當海浪以一方向衝擊板體時，衝擊板與棘輪結構可確保傳動軸只會往單一方向(即發電機的發電方向)轉動。此外，海面上難免有海浪方向以外的擾動，且每二海浪間具有時間間隔，棘輪結構可使衝擊板的板體因重力或海浪方向相反的擾動而回復於海面下，等待下個海浪的衝擊。
也就是說，當海浪以一方向衝擊板體時，爪部可勾住輪部的一齒，使輪部帶動轉軸同步轉動，並藉由第一齒輪與第二齒輪帶動傳動軸轉動，使發電機產生電力。當海浪以該方向的相反方向衝擊板體時，爪部只會滑過輪部的齒，使輪部無法帶動轉軸轉動。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第1圖繪示根據本發明一實施方式之海浪發電設備100浮於海面200上的立體圖。如圖所示，海浪發電設備100包含浮體110、框體120、轉軸130、第一齒輪136、固定座140、發電機150、傳動軸160、第二齒輪162、衝擊板170與棘輪結構180。浮體110浮於海面200上。框體120固定於浮體110上。框體120具有鏤空部122與大致平行的第一側124與第二側126，其中鏤空部122位於海面200上方。固定座140與發電機150位於浮體110上。轉軸130分別具有第一端部132與第二端部134，其中第一端部132可轉動地連接於第一側124，且第二端部134可轉動地連接於第二側126。第一齒輪136固定於第一端部132上。傳動軸160可轉動地連接於固定座140與發電機150，當傳動軸160往一發電方向轉動時可使發電機150產生電力。第二齒輪162固定於傳動軸160上，且第二齒輪162耦合第一齒輪136。轉軸130大致平行，且每一轉軸130大致垂直於傳動軸160。
衝擊板170位於鏤空部122中，且衝擊板170包含轉動部172與板體174。轉動部172可轉動地套設於轉軸130上。板體174固定於轉動部172上且部分位於海面200下。棘輪結構180位於轉動部172的一側。
此外，海浪發電設備100還可包含儲電裝置190電性連接發電機150，用以儲存發電機150產生的電力。儲電裝置190可以為蓄電池，且儲電裝置190可以設置於陸地上或浮體110上，只要與發電機150電性連接便可，並不以限制本發明。
第2圖繪示第1圖之衝擊板170與棘輪結構180的側視圖。第3圖繪示第1圖之衝擊板170與棘輪結構180的前視圖。同時參閱第1圖與第2圖，棘輪結構180包含爪部182與輪部184。爪部182位於轉動部172上。輪部184固定於轉軸130上且緊鄰轉動部172，其中輪部184具有複數個齒185耦合爪部182。
在本實施方式中，轉動部172形成有二大致平行的凸出部173，用以夾置板體174。二凸出部173分別形成有第一固定孔175，板體174形成有第二固定孔176，且二第一固定孔175與第二固定孔176彼此對齊。此外，衝擊板170更包含固定元件178耦合於二第一固定孔175與第二固定孔176，使板體174固定於二凸出部173之間。其中，固定元件178可以為螺絲，板體174的形狀可以為圓形、弧形、矩形、N邊形或上述之任意組合，其中N為大於或等於3的自然數。
在其他實施方式中，板體174與轉動部172之間也可有其他的固定方式，且轉動部172與板體174也可為一體成型的元件，依照設計者需求而定。
具體而言，當轉動部172以方向D1轉動時，爪部182可勾住輪部184的一齒185，使輪部184帶動轉軸130同步轉動。另一方面，當轉動部172以方向D2轉動時，爪部182無法勾住輪部184的齒185，只會滑過輪部184的齒185，因此輪部184無法轉動。如此一來，輪部184也不會帶動轉軸130轉動。
同時參閱第1圖，經由上述的設計，當轉動部172以方向D1轉動時，轉軸130可藉由第一齒輪136與第二齒輪162帶動傳動軸160往發電機150的發電方向轉動，使發電機150產生電力。當轉動部172以方向D2轉動時，傳動軸160靜止，不會往發電機150之發電方向的反方向轉動。
應瞭解到，在以下敘述中，已經在上述實施方式中敘述過的元件連接關係將不再重複贅述，僅就海浪衝擊板體174時的情形加以補充，合先敘明。
第4圖繪示第1圖之海浪發電設備100沿線段4-4’的剖面圖。同時參閱第2圖與第4圖，當海浪以方向D3衝擊板體174時，位於轉動部172上的爪部182可勾住輪部184的一齒185，使輪部184帶動轉軸130同步往方向D1轉動。其中，衝擊板170往方向D1轉動後的狀態可如第5圖與第6圖所示。如此一來，衝擊板170與棘輪結構180可使傳動軸160(見第1圖)往發電機150(見第1圖)的發電方向轉動。
第5圖繪示第4圖之海浪發電設備100被方向D3的海浪衝擊時的示意圖。第6圖繪示第5圖之海浪發電設備100被方向D3的海浪衝擊時的俯視圖。同時參閱第5圖與第6圖，在本實施方式中，每一板體174的長度L小於每兩相鄰之轉軸130的距離D，因此板體174可轉動至水平狀態。海面200上難免有海浪方向D3以外的擾動，且每二海浪間具有時間間隔，棘輪結構180可使衝擊板170的板體174因重力或海浪方向D3之相反方向D4的擾動而往方向D2轉動，並回復於海面200下，等待下個海浪以方向D3衝擊。
同時參閱第2圖，當海浪以方向D4衝擊板體174時，爪部182只會滑過輪部184的齒185，使輪部184無法帶動轉軸130轉動，因此發電機150不會產生電力。
第7圖繪示第2圖之衝擊板170與棘輪結構180的另一實施方式。與上述實施方式不同的地方在於二凸出部173分別形成有固定孔175，板體174形成有二凹槽177分別對齊於二固定孔175，且衝擊板170更包含二固定元件178分別耦合於二固定孔175並抵靠二凹槽177，使板體174固定於二凸出部173之間。其中，固定元件178可以為止付螺絲。
第8圖繪示第3圖之衝擊板170與棘輪結構180的另一實施方式。與上述實施方式不同的地方在於板體174的形狀可以為N邊形，且在本實施方式中的N等於6。
本發明上述實施方式與先前技術相較，具有以下優點：
(1)　此海浪發電設備的因構造單純、安裝容易因此可以節省材料的成本。此外，此海浪發電設備浮於海面，不論在安裝時或維修時不需潛水，可節省人力成本。
(2)　由於發電機位於浮體上且傳動軸可轉動地連接於固定座與發電機，因此當傳動軸往一發電方向轉動時可使發電機產生電力。當海浪以一方向衝擊板體時，衝擊板與棘輪結構可確保傳動軸只會往單一方向(即發電機的發電方向)轉動。
(3)　由於海面上難免有海浪方向以外的擾動，且每二海浪間具有時間間隔，棘輪結構可使衝擊板的板體因重力或海浪方向相反的擾動而回復於海面下，等待下個海浪的衝擊。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．海浪發電設備
110．．．浮體
120．．．框體
122．．．鏤空部
124．．．第一側
126．．．第二側
130．．．轉軸
132．．．第一端部
134．．．第二端部
136．．．第一齒輪
140．．．固定座
150．．．發電機
160．．．傳動軸
162．．．第二齒輪
170．．．衝擊板
172．．．轉動部
173．．．凸出部
174．．．板體
175．．．固定孔
176．．．固定孔
177．．．凹槽
178．．．固定元件
180．．．棘輪結構
182．．．爪部
184．．．輪部
185．．．齒
190．．．儲電裝置
200．．．海面
4-4’．．．線段
D．．．距離
D1．．．方向
D2．．．方向
D3．．．方向
D4．．．方向
L．．．長度
第1圖繪示根據本發明一實施方式之海浪發電設備浮於海面上的立體圖。
第2圖繪示第1圖之衝擊板與棘輪結構的側視圖。
第3圖繪示第1圖之衝擊板與棘輪結構的前視圖。
第4圖繪示第1圖之海浪發電設備沿線段4-4’的剖面圖。
第5圖繪示第4圖之海浪發電設備被方向D3的海浪衝擊時的示意圖。
第6圖繪示第5圖之海浪發電設備被方向D3的海浪衝擊時的俯視圖。
第7圖繪示第2圖之衝擊板與棘輪結構的另一實施方式。
第8圖繪示第3圖之衝擊板與棘輪結構的另一實施方式。
100．．．海浪發電設備
110．．．浮體
120．．．框體
122．．．鏤空部
124．．．第一側
126．．．第二側
130．．．轉軸
132．．．第一端部
134．．．第二端部
136．．．第一齒輪
140．．．固定座
150．．．發電機
160．．．傳動軸
162．．．第二齒輪
170．．．衝擊板
172．．．轉動部
174．．．板體
180．．．棘輪結構
190．．．儲電裝置
200．．．海面
4-4’．．．線段

Claims (10)

  1. 一種海浪發電設備，包含：一浮體，浮於一海面上；一框體，固定於該浮體上，具有一鏤空部與二大致平行的一第一側與一第二側，其中該鏤空部位於該海面上方；複數個轉軸，分別具有一第一端部與一第二端部，其中該第一端部可轉動地連接於該第一側，且該第二端部可轉動地連接於該第二側；複數個第一齒輪，分別固定於該些第一端部上；至少一固定座，位於該浮體上；一發電機，位於該浮體上；一傳動軸，可轉動地連接於該固定座與該發電機；複數個第二齒輪，分別固定於該傳動軸上，且每一該第二齒輪耦合每一該第一齒輪；複數個衝擊板，位於該鏤空部中，每一該衝擊板包含：一轉動部，可轉動地套設於每一該轉軸上；以及一板體，固定於該轉動部上且部分位於該海面下；以及複數個棘輪結構，分別包含：一爪部，位於每一該轉動部上；以及一輪部，固定於每一該轉軸上且緊鄰每一該轉動部，其中該輪部具有複數個齒耦合該爪部；當海浪以一方向衝擊該些板體時，每一該爪部勾住每一該輪部的一該齒，使該些輪部分別帶動該些轉軸同步轉動，並藉由該些第一齒輪與該些第二齒輪帶動該傳動軸轉動，使該發電機產生電力，當海浪以該方向的相反方向衝擊該些板體時，每一該爪部滑過每一該輪部的部分該些齒，使該些輪部無法帶動該些轉軸轉動。
  2. 如請求項1所述之海浪發電設備，其中每一該轉動部形成有二大致平行的凸出部，用以夾置該板體。
  3. 如請求項2所述之海浪發電設備，其中該二凸出部分別形成有一第一固定孔，每一該板體形成有一第二固定孔，且該二第一固定孔與該第二固定孔彼此對齊，且每一該衝擊板更包含：至少一固定元件，耦合於該二第一固定孔與該第二固定孔，使每一該板體固定於該二凸出部之間。
  4. 如請求項3所述之海浪發電設備，其中每一該固定元件包含螺絲。
  5. 如請求項2所述之海浪發電設備，其中該二凸出部分別形成有一固定孔，每一該板體形成有二凹槽分別對齊於該二固定孔，且每一該衝擊板更包含：二固定元件，分別耦合於該二固定孔並抵靠該二凹槽，使每一該板體固定於該二凸出部之間。
  6. 如請求項5所述之海浪發電設備，其中每一該固定元件包含止付螺絲。
  7. 如請求項1所述之海浪發電設備，其中該些轉軸大致平行，且每一該轉軸大致垂直於該傳動軸。
  8. 如請求項1所述之海浪發電設備，其中每一該板體的長度小於每兩相鄰之該些轉軸的距離。
  9. 如請求項1所述之海浪發電設備，更包含：一儲電裝置，電性連接該發電機，用以儲存該發電機產生的電力。
  10. 如請求項1所述之海浪發電設備，其中每一該轉動部與每一該板體為一體成型的元件。
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