TW201430213A - 船載式海浪發電裝置 - Google Patents

Abstract

一種船載式海浪發電裝置，包含有：一發電船內部封閉有一容置空間，發電船設有一個或兩個或三個船體；一或兩固定繩組一端朝上連接於發電船，另一端朝下連接於海底基樁；一重力機構之轉軸樞接於發電船之容置空間，轉軸上至少固接一或兩擺錘；一傳動機構係連動於重力機構；一發電機係連動於傳動機構；藉由海浪之高低位差與固定繩組之拉力，使發電船與傳動機構依重力機構之轉軸中心進行前後擺動起伏，並且擺錘保持下垂，傳動機構利用發電船之前後擺動重力以相對於重力機構產生旋轉動力，而驅動發電機之作動軸旋轉產生電力，能夠大幅度增進發電效能，降低發電成本。

Description

船載式海浪發電裝置

本發明係有關一種將海浪的動能轉換成電能之船載式海浪發電裝置，以適用於沿海地帶的村落、城鄉發電使用者。

由於天然石油之儲存量有限，以及全球氣溫日漸暖化，使得對環境影響相對較低的再生能源(Renewableenergy)更受重視，因此利用取之不盡、用之不竭的天然資源(如太陽能、風力、海洋等)來發電，在近年來已蓬勃發展並成為爭相研究之課題。

海浪發電是一種利用流體的再生能源，其發電過程乾淨、便宜、安全性高，根據能源專家估計，若能將全世界不到0.1%的海浪動能轉換成電能，就能提供全球所需能源的五倍能量，因此，海浪發電非常值得開發，尤其是海島地形的國家，在沿海地區經常會受到季風影響，而有持續不斷的波浪，如能有效利用海浪來進行發電，則能成為相當可觀的一項再生能源。

雖然傳統的海浪發電方式與種類很多，但是皆各有技術上的優點與困難。而且近岸海水多夾帶細沙，深海部分則固定式基座成本高昂。所以目前既有利用海浪發電的裝置中，均有發電效能低，構造複雜，安裝不易及容易毀損等問題。因此要如何解決上 述習知技術之不足與缺失，即為從事此行業相關業者所亟欲改善之課題所在。

本發明之主要目的暨使用功效在於，發電裝置能夠充分利用海浪動能實施雙向往復擺動轉換成電能，以大幅度增進發電效能，降低發電成本，並且本發明所有轉動機件、發電機件均設置於密閉船體內，除可承受較大海浪衝擊外，更可隔絕海水、鹽霧腐蝕，因此經久耐用，可大幅節省維修費用。

為達上揭目的，本發明船載式海浪發電裝置包含有：一發電船，其內部封閉有一容置空間，該發電船設有沈置於海水水面之船體；一固定繩組，其一端朝上連接於發電船，另一端朝下連接於海底；一重力機構，其轉軸橫置樞接於發電船之容置空間中段，於轉軸上至少固接一擺錘；一傳動機構，係固設於發電船之容置空間中段，以連動於重力機構之轉軸；一發電機，係連動於傳動機構；藉由海浪之高低位差與固定繩組之拉力，使發電船與傳動機構依重力機構之轉軸中心進行前後擺動起伏，而擺錘保持下垂，以及傳動機構利用發電船之前後擺動重力以相對於重力機構產生旋轉動力，而驅動發電機之作動軸旋轉產生電力，以充分利用海浪動能實施雙向往復擺動轉換成電能，以大幅度增進發電效能。

於較佳實施例中，該發電船至少設有兩個左右相隔沈置於海水水面之船體，該固定繩組一端朝上連接於發電船底部中段位 置。進一步，發電船後端連接有固定舵，以依據白努利定理，使發電船前端自動迎向海浪方向，並且固定舵朝後延長船身，使發電船能以船底中點為中心作前後搖擺，而不致左右旋轉。

於較佳實施例中，該發電船之容置空間設有上開口，以密閉連接一封蓋，可避免海浪侵入發電船內；該發電船底部於兩船體之間形成一開口朝下之通道，以貫通發電船之前後方，發電船與水面成多個船體接觸，並且相對增加發電船之寬度，使各縱向船體構成多段平衡，以降低船體之左右搖晃程度。

於較佳實施例中，該發電船之容置空間與兩船體內部彼此相通，該重力機構之轉軸之左右端各相對固接一擺錘，使兩擺錘懸空位於相對船體內；該發電船之兩側船體由兩端朝向中段設為朝下圓弧體，以增加擺錘之長度及力矩。

於較佳實施例中，該固定繩組包含有一第一繩索一端朝上連接於發電船底部；複數第二繩索之一端各連接於第一繩索之相對另一端，各第二繩索分別間隔朝外下方相對傾斜拉伸，其另一端相對固定於海底，使發電船依據中心配合海浪衝擊而前後擺動起伏。

於另一較佳近岸防護型實施例中，該發電船之船體設為橫向延伸密閉筒體，於船體頂部設有橫向朝上伸出密閉狀浮筒，該浮筒兩側與船體相對連接有外壁，藉由浮筒其中之一外壁迎向海浪方向；進一步，該重力機構之轉軸兩端係樞接於船體之兩相對端，該船體兩相對端各朝外固設有支桿，兩端支桿各連接有該固定繩 組，以定位於海底基樁，使發電船利用海浪沖擊海岸力量發電，並減低海浪對海岸之破壞與侵蝕。

1、1’‧‧‧發電船

11‧‧‧容置空間

12、12’‧‧‧船體

13‧‧‧通道

14‧‧‧船體

15‧‧‧封蓋

16‧‧‧支架

17‧‧‧上開口

18‧‧‧支架

19‧‧‧浮筒

121‧‧‧支桿

191‧‧‧外壁

2‧‧‧固定舵

21‧‧‧支桿

22‧‧‧支桿

3‧‧‧固定繩組

31‧‧‧第一繩索

32‧‧‧第二繩索

33‧‧‧連接件

34‧‧‧海底基樁

35‧‧‧浮球

4‧‧‧重力機構

41‧‧‧轉軸

42‧‧‧擺錘

43‧‧‧主齒輪

44‧‧‧擺錘

5‧‧‧傳動機構

51‧‧‧第一樞軸

52‧‧‧第二樞軸

53‧‧‧傳動軸

54‧‧‧第一活動齒輪

55‧‧‧第二活動齒輪

56‧‧‧傳動齒輪

57‧‧‧第一被動齒輪

58‧‧‧第二被動齒輪

541‧‧‧第一單向軸承

551‧‧‧第二單向軸承

6‧‧‧發電機

61‧‧‧作動軸

62‧‧‧作動齒輪

63‧‧‧電源輸出線

64‧‧‧接頭

7‧‧‧海浪

第一圖係本發明較佳實施例船載式海浪發電裝置之立體圖；第二圖係第一圖船載式海浪發電裝置拆卸封蓋後之立體圖；第三圖係第一圖船載式海浪發電裝置之側視剖面圖；第四圖係第一圖船載式海浪發電裝置之前視剖面圖；第五圖係第一圖船載式海浪發電裝置之俯視圖；第六圖係第一圖船載式海浪發電裝置之使用狀態圖；第七圖係第三圖船載式海浪發電裝置主要機構之放大圖；第八圖係海浪沖擊發電船成為前高後低狀態之動作圖，而未繪示固定繩組；第九圖係第八圖船載式海浪發電裝置局部之放大圖；第十圖係海浪沖擊發電船成為前低後高狀態之動作圖，而未繪示固定繩組；第十一圖係第十圖船載式海浪發電裝置局部之放大圖；第十二圖係本發明另一較佳近岸防護型實施例船載式海浪發電裝置之剖視圖；第十三圖係第十二圖發電船之立體圖；第十四圖係第十二圖發電船使用狀態之剖視圖；第十五圖係第十四圖海浪沖擊發電船之動作圖(一)；第十六圖係第十四圖海浪沖擊發電船之動作圖(二)； 第十七圖係第十四圖海浪沖擊發電船之動作圖(三)。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術手段及其功效，茲舉出可行實施例，並且配合圖式說明如下：

首先，請參閱第一圖至第六圖，本發明船載式海浪發電裝置主要適用於海洋中之近岸區域，如圖中所示，船載式海浪發電裝置主要係由一發電船1、一固定舵2、一固定繩組3(參閱第六圖)、一重力機構4、一傳動機構5、一發電機6所組成，能夠充分利用海浪7動能實施雙向往復擺動轉換成電能，以大幅度增進發電效能。

於第一圖至第七圖所示之較佳實施例中，本發明船載式海浪發電裝置基本上採用船型設計，其中：

該發電船1內部封閉具有一容置空間11，並且發電船1可設有一個或至少設有兩個或三個左右相隔局部沈置於海水水面下之船體12、14。在發電船1之容置空間11設有上開口17，以密閉連接一封蓋15，可避免海水侵入，而發電船1底部於兩船體12、14之間則形成一開口朝下之通道13，以貫通發電船1之前後方，使發電船1之各縱向船體12、14與水面成多段接觸平衡，並且相對增加發電船1之寬度，以降低發電船1之左右搖晃程度。

該固定舵2採用複數支桿21、22連接於發電船1後端， 以依據白努利定理，使發電船1前端自動迎向海浪7(參閱第八及十圖)方向。

該固定繩組3(參閱第六圖)之一端朝上連接於發電船1底部中段位置，另一端則朝下連接於海底，如圖所示中，固定繩組3包含有一第一繩索31，其一端朝上連接於發電船1底部連接件33；複數第二繩索32之一端各連接於第一繩索31相對之另一端，各第二繩索32分別間隔朝外下方相對傾斜拉伸，使其另一端相對固定於海底基樁34，並且第一繩索31與複數第二繩索32之間可連接一浮球35，使發電船1中心配合海浪7(參閱第八及十圖)而前後擺動起伏。

該重力機構4(參閱第二、三及四圖)之轉軸41橫置樞接於發電船1之容置空間11中段，於轉軸41之中段或左右端相對固接一沈重型擺錘42、44，如圖所示中，發電船1之容置空間11內設置兩側支架16、18，使重力機構4之轉軸41貫穿樞接於兩側支架16、18，並且轉軸41設置一主齒輪43。而發電船1之容置空間11與兩船體12、14內部彼此相通，使兩擺錘42、44懸空位於相對船體12、14內，並且發電船1之兩側船體12、14由兩端朝向中段設為朝下圓弧體，以配合增加擺錘42、44之長度與力矩。

該傳動機構5(參閱第三、四及七圖)係固設於發電船1之容置空間11中段，以連動於重力機構4之轉軸41，如圖所示中，傳動機構5包含有一第一樞軸51、一第二樞軸52及一傳 動軸53，以各相隔貫穿樞接於兩側支架16、18；第一樞軸51設有一第一單向軸承541結合第一活動齒輪54，以及固設一第一被動齒輪57；第二樞軸52則設有一第二單向軸承551結合第二活動齒輪55，以及固設一第二被動齒輪58；而傳動軸53固設一傳動齒輪56；第一活動齒輪54與第二活動齒輪55分別嚙合於轉軸41之主齒輪43，並且第一單向軸承541與第二單向軸承551之作動旋向彼此相反，而第一樞軸51之第一被動齒輪57則嚙合於傳動軸53之傳動齒輪56。

該發電機6設置於支架16上，以連動於傳動機構5，發電機6之作動軸61固設一作動齒輪62，使傳動齒輪56嚙合於發電機6之作動齒輪62，以及第二樞軸52之第二被動齒輪58嚙合於發電機6之作動齒輪62。發電機6具有一伸出於發電船1及封蓋15外部之電源輸出線63及其接頭64，電源輸出線63可依附於固定繩組3上，再拉伸至岸邊。

於第六、八及十圖所示中，當本發明船載式海浪發電裝置使用於海洋近岸時，發電船1之固定舵2依據白努利定理，使發電船1前端自動迎向海浪7方向，並且固定舵2朝後延長船身，使發電船1能以船底中點為中心作前後搖擺，而不致左右旋轉，藉由海浪7之高低位差與固定繩組3之拉力，使發電船1與傳動機構5依據重力機構4之轉軸41中心進行前後擺動起伏，兩相對沈重型擺錘42、44因本身大重量而保持下垂，以及傳動機構5利用發電船1之前後擺動重力以相對於重力機構4產生旋轉動 力，而驅動發電機6之作動軸61順時針旋轉產生電力輸出。如第八及九圖所示，當海浪7沖擊發電船1前面時，發電船1依其中心朝前擺動成前高後低過程中，使傳動機構5之第二活動齒輪55逆時針轉動，再經由第二單向軸承551、第二樞軸52、第二被動齒輪58傳動，而驅動電動機6之作動軸61及作動齒輪62進行順時針旋轉產生電力輸出。此時，重力機構4之主齒輪43及轉軸41因為擺錘42、44重量而保持不動，而第一活動齒輪54之第一單向軸承541則為空轉狀態，且第一活動齒輪54進行逆時針空轉。

如第十及十一圖所示，當海浪7波峯行至船體12、14後方時，將抬高船體12、14後方，在發電船1依其中心朝後擺動成前低後高之過程中，使傳動機構5之第一活動齒輪54順時針轉動，再經由第一單向軸承541、第一樞軸51、第一被動齒輪57傳動，以帶動傳動軸53之傳動齒輪56逆時針轉動，使傳動齒輪56驅動電動機6之作動軸61及作動齒輪62進行順時針旋轉產生電力輸出。此時，重力機構4之主齒輪43及轉軸41因為擺錘42、44重量而保持不動，而第二活動齒輪55之第二單向軸承551則為空轉狀態，且第二活動齒輪55進行順時針空轉。

請參閱第十二圖至第十七圖所示之另一較佳近岸防護型實施例，發電船1’之船體12’設為横向延伸密閉筒體，於船體12’頂部設有横向朝上伸出密閉狀浮筒19，該浮筒19兩側與 船體12’相對連接有外壁191，藉由浮筒19其中之一外壁191迎向海浪方向。而發電船1內同樣設置有重力機構4、傳動機構5及發電機6，並且重力機構4之轉軸41兩端樞接於船體12’之兩相對端，該船體12’兩相對端各朝外固設有支桿121，兩端支桿121各連接有固定繩組3，以定位於海底基樁34，使發電船1適合使用於海洋近岸，以利用海浪動能實施自動轉換發電。

由於本發明船載式海浪發電裝置能夠充分利用海浪動能實施雙向往復擺動轉換成電能，以大幅度增進發電效能，降低發電成本，並且本發明所有轉動機件、發電機件均設置於密閉船體內，除可承受較大海浪衝擊外，更可隔絕海水、鹽霧腐蝕，因此經久耐用，可大幅節省維修費用。

以上所舉實施例僅用為方便說明本發明，而並非加以限制，在不離本發明精神範疇，熟悉此一行業技藝人士所可作之各種簡易變化與修飾，均仍應含括於以下申請專利範圍中。

1‧‧‧發電船

12‧‧‧船體

13‧‧‧通道

14‧‧‧船體

15‧‧‧封蓋

16‧‧‧支架

2‧‧‧固定舵

21‧‧‧支桿

22‧‧‧支桿

4‧‧‧重力機構

41‧‧‧轉軸

42‧‧‧擺錘

43‧‧‧主齒輪

44‧‧‧擺錘

6‧‧‧發電機

63‧‧‧電源輸出線

64‧‧‧接頭

Claims (10)

1. 一種船載式海浪發電裝置，包含有：一發電船，其內部封閉有一容置空間，該發電船設有沈置於海水水面之船體；一固定繩組，其一端朝上連接於發電船，另一端朝下連接於海底；一重力機構，其轉軸橫置樞接於發電船之容置空間中段，於轉軸上至少固接一擺錘；一傳動機構，係固設於發電船之容置空間中段，以連動於重力機構之轉軸；一發電機，係連動於傳動機構；藉由海浪之高低位差與固定繩組之拉力，使發電船與傳動機構依重力機構之轉軸中心進行前後擺動起伏，而擺錘保持下垂，以及傳動機構利用發電船之前後擺動重力以相對於重力機構產生旋轉動力，而驅動發電機之作動軸旋轉產生電力。
2. 如申請專利範圍第1項所述船載式海浪發電裝置，其中該發電船至少設有兩個左右相隔沈置於海水水面之船體，該固定繩組一端朝上連接於發電船底部之中段位置。
3. 如申請專利範圍第2項所述船載式海浪發電裝置，其中進一步包含有一固定舵，其連接於發電船後端。
4. 如申請專利範圍第3項所述船載式海浪發電裝置，其中該發電船之容置空間設有上開口，以密閉連接一封蓋，該發電船底部於兩船體之間形成一開口朝下之通道，以貫通發電船之前後方。
5. 如申請專利範圍第2項所述船載式海浪發電裝置，其中該發電 船之容置空間與兩船體內部彼此相通，該重力機構之轉軸之左右端各相對固接一擺錘，使兩擺錘懸空位於相對船體內。
6. 如申請專利範圍第5項所述船載式海浪發電裝置，其中該發電船之兩側船體由兩端朝向中段設為朝下圓弧體。
7. 如申請專利範圍第1項所述船載式海浪發電裝置，其中該固定繩組包含有一第一繩索，其一端朝上連接於發電船底部；複數第二繩索之一端各連接於第一繩索相對之另一端，各第二繩索分別間隔朝外下方相對傾斜拉伸，使其另一端相對固定於海底；第一繩索與複數第二繩索之間連接一浮球。
8. 如申請專利範圍第1項所述船載式海浪發電裝置，其中該發電船之容置空間內設置兩側支架，該重力機構之轉軸貫穿樞接於兩側支架，於轉軸設置一主齒輪；該傳動機構包含有一第一樞軸、一第二樞軸及一傳動軸，以各相隔貫穿樞接於兩側支架；第一樞軸設有一第一單向軸承結合第一活動齒輪，以及固設一第一被動齒輪；第二樞軸設有一第二單向軸承結合第二活動齒輪，以及固設一第二被動齒輪；傳動軸固設一傳動齒輪；該發電機具有一伸出於發電船外部之電源輸出線，在發電機之作動軸固設一作動齒輪；第一活動齒輪與第二活動齒輪分別嚙合於轉軸之主齒輪，且第一單向軸承與第二單向軸承之作動旋向彼此相反，第一樞軸之第一被動齒輪嚙合於傳動軸之傳動齒輪，由傳動齒輪嚙合於發電機之作動齒輪，以及第二樞軸之第二被動齒輪嚙合於發電機之作動齒輪。
9. 如申請專利範圍第1項所述船載式海浪發電裝置，其中該發電 船之船體設為橫向延伸密閉筒體，於船體頂部設有橫向朝上伸出密閉狀浮筒，該浮筒兩側與船體相對連接有外壁，藉由浮筒其中之一外壁迎向海浪方向。
10. 如申請專利範圍第9項所述船載式海浪發電裝置，其中該重力機構之轉軸兩端係樞接於船體之兩相對端，該船體兩相對端各朝外固設有支桿，兩端支桿各連接有該固定繩組。