TW201837303A - 海流發電裝置 - Google Patents

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TW201837303A
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郭振華
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郭真祥
陳建宏
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Abstract

本發明揭露一種海流發電裝置，設置於海洋中，該海流發電裝置包含二發電機組、一翼形浮體構件以及一控制單元。各發電機組分別具有一葉輪，其中海流帶動該些葉輪轉動以使該些發電機組產生電力。該翼形浮體構件連結該二發電機組，且該翼形浮體構件具有一前艙體以及一後艙體。該控制單元是用以控制該前艙體或後艙體內的海水量，藉以改變該翼形浮體構件的重心位置。

Description

海流發電裝置
本發明係涉及一種海流發電裝置，特別係一種具有翼形浮體的海流發電裝置。
隨著世界的原油的蘊藏量急速地減少，具有潔淨、低污染等優點的再生能源，譬如：太陽能、風力、地熱、海洋能、生質能源以及燃料電池等，已逐漸地受到世人的重視。在這些能源類型當中，海流能源係利用海流流動時帶動發電機的葉輪旋轉以產生動能後，再轉換成電力後經電纜輸送至地面上的接收端。
一般來說，目前利用海流產生電力的發電裝置包含一浮體以及連接於浮體的一發電機，且發電機上具有多個葉片，發電裝置會透過一纜線固定於海底，使得發電裝置漂浮於海流中，以使海流帶動發電機的葉輪轉動以產生電能。
然而，目前的海流發電裝置僅是利用浮體吸入或排出海水的方式來控制發電裝置在海水中的深度，但利用此種方式的發電裝置能潛入海中的深度較為有限。
有鑑於此，本發明提出一種海流發電裝置，以解決上述之問題。
本發明揭露一種海流發電裝置，設置於海洋中，該海流發電裝置包含二發電機組、一翼形浮體構件以及一控制單元。各發電機組分別具有一葉輪，其中海流帶動該些葉輪轉動以使該些發電機組產生電力。該翼形浮體構件具有一前艙體以及一後艙體。該控制單元是用以控制該前艙體或後艙體內的海水量，藉以改變該翼形浮體構件的重心位置。
在部分實施例中，該前艙體具有一前腔室，該後艙體具有一後腔室，並且該翼形浮體構件更包含一中央腔室，設置於該前腔室與該後腔室之間，用以容置該控制單元。
在部分實施例中，該翼形浮體構件更具有複數個隔板，設置於該前腔室內，藉以將該前腔室區隔為複數個空腔，其中各該隔板具有一底部以及一開孔，且該開孔靠近該底部，以連通該些空腔。
在部分實施例中，該前腔室之體積與該後腔室之體積相等。
在部分實施例中，該前艙體具有一前排氣閥門以及一前水閥門，其係連通於該前腔室，並且該後艙體具有一後排氣閥門以及一後水閥門，其係連通於該後腔室；其中該控制單元控制該前排氣閥門與該後排氣閥門開啟，藉以分別排出該前腔室與該後腔室內之空氣，並且該控制單元控制該前水閥門以及該後水閥門開啟，藉以分別將海水導入或排出該前腔室與 該後腔室。
在部分實施例中，該翼形浮體構件更包含一連通水管，連通於該前腔室以及該後腔室，以容許海水於前、後腔室之間流通。
在部分實施例中，該翼形浮體構件更包含一高壓氣管，連通於該前腔室與該後腔室，且該控制單元包含一高壓氣體產生器；其中，該高壓氣體產生器所產生之一高壓氣體透過該高壓氣管流至該前腔室或後腔室，以驅使海水於該連通水管內流通。
在部分實施例中，當該高壓氣體產生器對該前腔室充氣時，該前腔室內的海水經由該連通水管流入該後腔室，使得該翼形浮體構件的重心位置朝向該後腔室移動，並且該翼形浮體構件之該前艙體相對於一水平面向上傾斜。
在部分實施例中，當該高壓氣體產生器對該後腔室充氣時，該後腔室內的海水經由該連通水管流入該前腔室，使得該翼形浮體構件的重心位置朝向該前腔室移動，並且該翼形浮體構件之該前艙體相對於一水平面向下傾斜。
在部分實施例中，該前艙體具有一第一腔室、一第二腔室以及一第一連通閥門，該後艙體具有一第三腔室、一第四腔室以及一第二連通閥門，該第一腔室與該第二腔室是藉由該第一連通閥門連通，並且該第三腔室與該第四腔室是藉由該第二連通閥門連通。
在部分實施例中，該前艙體具有一前排氣閥門以及一前水閥門，連通於該第一腔室，該後艙體具有一後排氣閥 門以及一後水閥門，連通於該第三腔室；其中該控制單元控制該第一連通閥門以及一第二連通閥門開啟並且控制該前排氣閥門與該後排氣閥門開啟，藉以分別排出該第一至第四腔室內之空氣，並且該控制單元控制該前水閥門以及該後水閥門開啟，藉以分別將水導入或排出該第一至第四腔室內。
在部分實施例中，該翼形浮體構件更包含一連通水管，連通於該第一腔室以及該第三腔室，以容許海水於該第一、第三腔體內流通。
在部分實施例中，該翼形浮體構件包含一高壓氣管，連通於該第一至第四腔室，且該控制單元更包含一高壓氣體產生器；其中，該高壓氣體產生器所產生之一高壓氣體透過該高壓氣管流至該第一至第四腔室之至少其中一者。
在部分實施例中，當該控制單元控制該第一連通閥門以及一第二連通閥門開啟時，該高壓氣體產生器將該高壓氣體輸送至該第一腔室以及該第三腔室時，以壓迫該第一腔室與該第三腔室內的海水分別被輸送至該第二腔室以及該第四腔室內，使得該翼形浮體構件的重心朝向該第二腔室與該第四腔室的方向移動。
在部分實施例中，當該控制單元控制該第一連通閥門以及該第二連通閥門開啟時，該高壓氣體產生器將該高壓氣體輸送至該第二腔室以及該第四腔室時，以壓迫該第二腔室與該第四腔室內的海水分別被輸送至該第一腔室以及該第三腔室內，使得該翼形浮體構件的重心朝向該第一腔室與該第三腔室的方向移動。
在部分實施例中，該海流發電裝置更包含四個活塞機構，用以將海水導入或排出該翼形浮體構件，其中二個活塞機構設置於該前艙體，另二個活塞機構設置於該後艙體。
在部分實施例中，各該活塞機構具有一容置空間以及一活塞元件，該容置空間形成於該翼形浮體構件內。該活塞元件活動地設置於該容置空間內。其中該控制單元驅動該活塞元件於該容置空間內位移，以使海水進入該容置空間或將海水排出該容置空間。
在部分實施例中，該海流發電裝置更包含一錨碇塊以及二纜線。該錨碇塊是固定於海底。該二纜線是用以連接於該二發電機組以及該錨碇塊。
在部分實施例中，該海流發電裝置更包含至少一浮體，連接於該二纜線且位於該錨碇塊與該二發電機組之間。
本發明提供一種具有翼形浮體構件之海流發電裝置，其中控制單元可控制翼形浮體構件的前艙體或後艙體內的海水量，藉以改變翼形浮體構件的重心位置，使得翼形浮體構件於海流中傾斜而受到流體動力向上抬升或向下推擠，進而改變本體在海洋中的深度。因此，相較於僅利用浮力控制深度的習知海流發電裝置，本發明之海流發電裝置可以節省更多能量，並且可以潛入海洋中更深位置。
100‧‧‧海流發電裝置
102‧‧‧本體
104‧‧‧錨碇塊
105‧‧‧浮球
106‧‧‧纜線
108‧‧‧發電機組
110‧‧‧連結件
112‧‧‧翼形浮體構件
112A‧‧‧翼形浮體構件
112A’‧‧‧翼形浮體構件
112B‧‧‧翼形浮體構件
112F‧‧‧前艙體
112R‧‧‧後艙體
114‧‧‧連結柱體
116‧‧‧控制單元
118‧‧‧葉輪
120‧‧‧前排氣閥門
120A‧‧‧前排氣閥門
122‧‧‧前水閥門
122A‧‧‧前水閥門
124‧‧‧後排氣閥門
124A‧‧‧後排氣閥門
126‧‧‧後水閥門
126A‧‧‧後水閥門
127‧‧‧隔板
1271‧‧‧底部
1273‧‧‧開孔
128‧‧‧連通水管
130‧‧‧高壓氣管
132‧‧‧高壓氣體產生器
134‧‧‧第一控制閥門
136‧‧‧第二控制閥門
138‧‧‧第一連通閥門
140‧‧‧第二連通閥門
142‧‧‧第三控制閥門
144‧‧‧活塞機構
146‧‧‧活塞機構
148‧‧‧活塞機構
150‧‧‧活塞機構
152‧‧‧活塞元件
200‧‧‧控制中心
A1‧‧‧軸線
AA‧‧‧夾角
AS‧‧‧容置空間
CC1‧‧‧第一腔室
CC2‧‧‧第二腔室
CC3‧‧‧第三腔室
CC4‧‧‧第四腔室
FC‧‧‧前腔室
HF‧‧‧流體動力
MC‧‧‧中央腔室
O‧‧‧海洋
OC‧‧‧海流
RC‧‧‧後腔室
S1‧‧‧上表面
S2‧‧‧下表面
W‧‧‧海水
第1圖為本發明一實施例之海流發電裝置之示意圖。
第2圖為此實施例之本體的立體示意圖。
第3圖為沿第2圖中L-L'線段的剖視圖。
第4圖為翼形浮體構件的前艙體相對於海流向上方傾斜之示意圖。
第5圖為翼形浮體構件的前艙體相對於海流向下方傾斜之示意圖。
第6A圖為本發明另一實施例之翼形浮體構件之上視圖。
第6B圖為本發明另一實施例之翼形浮體構件之上視圖。
第7圖為本發明另一實施例之翼形浮體構件之上視圖。
第8圖表示後艙體的活塞機構與活塞機構的活塞元件朝內移動之示意圖。
第9圖表示前艙體的活塞機構與活塞機構的活塞元件朝內移動之示意圖。
為了讓本揭露之目的、特徵、及優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示做詳細說明。其中，實施例中的各元件之配置係為說明之用，並非用以限制本揭露。且實施例中圖式標號之部分重複，係為了簡化說明，並非意指不同實施例之間的關聯性。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本揭露。
此外，實施例中可能使用相對性的用語，例如「較低」或「底部」及「較高」或「頂部」，以描述圖示的一個元 件對於另一元件的相對關係。能理解的是，如果將圖示的裝置翻轉使其上下顛倒，則所敘述在「較低」側的元件將會成為在「較高」側的元件。
在此，「約」、「大約」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%之內，較佳是10%之內，且更佳是5%之內。在此給定的數量為大約的數量，意即在沒有特定說明的情況下，仍可隱含「約」、「大約」之含義。
請參考第1圖，第1圖為本發明一實施例之一海流發電裝置100之示意圖，海流發電裝置100是設置於海洋O中，用將海洋O中的海流OC的動能轉換成電能，以達成由海洋中擷取能量之目的。如第1圖所示，海流發電裝置100包含一本體102、一錨碇塊104以及至少一纜線106(cable)。其中，錨碇塊104是固定於海底，且纜線106是用將本體102連接於錨碇塊104，使得本體102可以在海中的一特定區域內漂浮而不會脫離該特定區域。於此實施例中，海流發電裝置100亦可包含有二纜線106，連接於錨碇塊104與本體102。另外，海流發電裝置100更包含有複數個浮球105(浮體)，設置於纜線106上且位於錨碇塊104與本體102之間，該些浮球105可以提供給纜線106足夠的浮力，以避免纜線106與海底摩擦而受損。如第1圖所示，纜線106可進一步連接至陸地上的一控制中心200，控制中心200可包含儲能設備，用以儲存海流發電裝置100所獲取且透過纜線106傳遞而來之電能。再者，控制中心200也可透過纜線106發送電訊號至本體102，以控制本體102內部組件的操作。
具體而言，本體102包含二個發電機組108、一連 結件110、一翼形浮體構件112、二連結柱體114以及一控制單元116。其中，各發電機組108分別具有一葉輪118，當本體102設置於海洋O中時，海流OC會帶動該些葉輪118轉動，以使該些發電機組108產生電力。連結件110是連結於所述二個發電機組108之間，並且二連結柱體114是分別連接於翼形浮體構件112與所述二發電機組108。如第1圖所示，控制單元116可設置於翼形浮體構件112內，並且翼形浮體構件112可定義有一前艙體112F以及一後艙體112R。控制單元116是用以控制前艙體112F或後艙體112R內的海水量，藉以改變翼形浮體構件112的重心位置與其姿態(posture)。
接著請同時參考第1圖至第3圖，第2圖為此實施例之本體102的立體示意圖，且第3圖沿為第2圖中L-L'線段的剖視圖。如第2圖與第3圖所示，前艙體112F可定義一橫跨翼形浮體構件112之前腔室FC，後艙體112R可定義一橫跨翼形浮體構件112之後腔室RC，並且翼形浮體構件112更包含一中央腔室MC，其是設置於前腔室FC與後腔室RC之間，中央腔室MC是可用以容置控制單元116。具體而言，中央腔室MC的體積係可大於前腔室FC之體積或後腔室RC之體積，並且前腔室FC之體積與後腔室RC之體積相等。舉例來說，前腔室FC、中央腔室MC與後腔室RC的體積比例可為1：3：1，但不限於此。
如第2圖與第3圖所示，前艙體112F具有一前排氣閥門120以及一前水閥門122，其係連通於前腔室FC，並且後艙體112R具有一後排氣閥門124以及一後水閥門126，其係連通於後腔室RC。控制單元116是可控制前排氣閥門120與後排氣閥門 124開啟，使得前腔室FC與後腔室RC內之空氣可以透過前排氣閥門120與後排氣閥門124分別排出前腔室FC與後腔室RC。另外，控制單元116也可控制前水閥門122以及後水閥門126開啟，使得海水W(如第3圖所示)可以分別導入或排出前腔室FC與後腔室RC。具體而言，前排氣閥門120、前水閥門122、後排氣閥門124以及後水閥門126可為電磁閥門(Solenoid valve)，電性連接於控制單元116，但本發明不限於此。
於此實施例中，翼形浮體構件112內設有複數個隔板127，該些隔板127是設置於前腔室FC與後腔室RC內。各個隔板127具有一底部1271以及一開孔1273，開孔1273是靠近底部1271，但不限於此。設置具有開孔1273的隔板127於前腔室FC與後腔室RC內可將其區隔成複數個空腔，使得海水可以透過開孔1273於該些空腔內流動，並且透過該些隔板127的設置可以避免自由液面效應(free surface effect)產生而造成翼形浮體構件112有不穩定的情況發生。
如第2、3圖所示，翼形浮體構件112更包含一連通水管128以及一高壓氣管130，其中連通水管128與高壓氣管130是分別連通於前腔室FC以及後腔室RC。控制單元116包含一高壓氣體產生器132，其係連接於高壓氣管130，高壓氣體產生器132所產生之一高壓氣體會透過高壓氣管130流至前腔室FC或後腔室RC。翼形浮體構件112更包含一第一控制閥門134以及一第二控制閥門136，第一控制閥門134是設置於高壓氣管130上，且第二控制閥門136是設置於連通水管128上。第一控制閥門134與第二控制閥門136可為一雙向閥，且連接於控制單元 116。控制單元116可控制第一控制閥門134以使得由高壓氣體產生器132所產生之高壓氣體可經過隔板127上的開孔1273而於前腔室FC或後腔室RC內流動，並且控制單元116可控制第二控制閥門136，使得前腔室FC內的海水W可經由連通水管128流入後腔室RC，或者使得後腔室RC內的海水W可經由連通水管128流入前腔室FC。另外，隔板127上可更具有另一開孔，位於遠離底部1271之位置(高於開孔1273的位置)，並且高壓氣體產生器132所產生之高壓氣體可經由此開孔而於前腔室FC或後腔室RC內流動。
請同時參考第1圖、第3圖與第4圖，第4圖為翼形浮體構件112之前艙體112F相對於海流OC向上方傾斜之示意圖。如第3圖所示，此時前腔室FC內與後腔室RC內容置有相同體積的海水W，並且第二控制閥門136尚未開啟，因此前腔室FC的海水W不會經由連通水管128流至後腔室RC內。當欲驅使本體102朝Z軸方向浮起時，控制中心200可透過纜線106發送一控制命令至控制單元116，此時控制單元116會根據控制命令控制第一控制閥門134以使該高壓氣體朝前腔室FC方向流動，並控制第二控制閥門136以使海水W朝後腔室RC方向流動，由於控制單元116內之高壓氣體產生器132是對前腔室FC充氣，因此前腔室FC內的氣壓會因為高壓氣體而逐漸升高，進而推擠前腔室FC內的海水W經由連通水管128流入後腔室RC。舉例來說，前腔室FC內80%的海水W可經由連通水管128流入後腔室RC內，使得後腔室RC內的海水量大於前腔室FC的海水量，因此翼形浮體構件112的重心位置會朝向後腔室RC移動，進而導致 翼形浮體構件112傾斜(如第4圖所示)。
於第4圖中可看出，翼形浮體構件112具有一軸線A1、一上表面S1以及一下表面S2。其中翼形浮體構件112的軸線A1與海流OC之方向(X方向)間會形成一夾角AA(攻角)。當前艙體112F翹起作為迎流面且較後艙體112R高時，流經上表面S1的海流OC的流速會比流經下表面S2的海流OC的流速快，進而可對翼形浮體構件112產生一向上之流體動力HF(hydrodynamic force)。因此，流體動力HF可以驅使本體102沿Z軸方向上升，以減少本體102在海洋O中的深度。
反之，當欲驅使本體102朝-Z軸方向下沈時，控制單元116可控制第一控制閥門134朝後腔室RC方向開啟、控制第二控制閥門136朝向前腔室FC方向開啟，接著控制單元116控制高壓氣體產生器132對後腔室RC充氣。因此，後腔室RC內的氣壓會因為高壓氣體而逐漸升高，進而推擠後腔室RC內的海水W經由連通水管128流入前腔室FC。此時，由於前腔室FC內的海水量大於後腔室RC的海水量，因此會使得翼形浮體構件112的重心位置朝向前腔室FC移動，進而導致翼形浮體構件112傾斜(如第5圖所示)。
第5圖為翼形浮體構件112之前艙體112F相對於海流OC向下方傾斜之示意圖。其中，前艙體112F係朝向海底下沈，故此時流經上表面S1的海流OC的流速會比流經下表面S2的海流OC的流速慢，進而對翼形浮體構件112產生向下之流體動力HF(hydrodynamic force)。因此，流體動力HF可以驅使本體102沿-Z軸方向下沈，以增加本體102在海洋O中的深度。
由前述描述可知，透過控制單元116控制前腔室FC與後腔室RC內的海水量，可使得翼形浮體構件112的重心朝向前腔室FC或後腔室RC位移，進而可產生向下或向上的流體動力HF，來控制本體102在海洋O中的深度。舉例來說，當本體102在深度25公尺時遇到海面有長浪(例如波長為100公尺)的情況時，便可藉由向下的流體動力HF使本體102潛入更深的深度(例如40公尺)，以增加本體102在海洋O中的穩定度。
由於習知的海流發電裝置僅藉由調整裝置內部的海水量來增加或減少浮力，藉以控制在海洋中的深度，因此其必須在較深的位置進行排水，以將裝置抬升至海平面上，在較深位置的水壓亦較大，因此習知的海流發電裝置必須消耗更多的能量才能將裝置內的海水排出以達到使裝置上升的效果。
反之，當欲將本發明之本體102抬升到海平面上時，可以先透過向上的流體動力HF將本體102由深度25公尺之位置抬升到深度較小的位置，例如深度為15公尺的位置，接著控制單元116再打開高壓氣體產生器132、前水閥門122以及後水閥門126，以將前腔室FC與後腔室RC內的海水W排出。當前腔室FC與後腔室RC內的海水W逐漸排出時，浮力將本體102抬升至海平面上。由於在深度25公尺的位置排水所消耗的能量是大於在深度15公尺位置排水所消耗的能量，因此本體102可以在深度較小的位置，例如15公尺而非25公尺的位置進行排水，以減少能量的消耗。因此可知，本發明之海流發電裝置100可具有節能、環保以及高效率等特點。
再請參考第6A圖，第6A圖為本發明另一實施例之 翼形浮體構件112A之上視圖。於此實施例中，前艙體112F具有一第一腔室CC1、一第二腔室CC2以及一第一連通閥門138，後艙體112R具有一第三腔室CC3、一第四腔室CC4以及第二連通閥門140，第一腔室CC1與第二腔室CC2是藉由隔板127上之第一連通閥門138連通，並且第三腔室CC3與第四腔室CC4是藉由隔板127上之第二連通閥門140連通。
前艙體112F也具有前排氣閥門120以及前水閥門122，其係可連通於第一腔室CC1與第二腔室CC2之其中一者。舉例來說，於此實施例中，前排氣閥門120與前水閥門122皆連通於第一腔室CC1，但不限於此。於一實施例中，前排氣閥門120是連通於第一腔室CC1，且前水閥門122是連通於第二腔室CC2。同理，後艙體112R則具有後排氣閥門124以及後水閥門126，其係可連通於第三腔室CC3與第四腔室CC4之其中一者。於此實施例中，後排氣閥門124與後水閥門126是連通於第三腔室CC3，但不限於此。
控制單元116可控制第一連通閥門138以及第二連通閥門140開啟並且控制前排氣閥門120與後排氣閥門124開啟，藉以分別由前水閥門122與後水閥門126導入海水，並由前排氣閥門120與後排氣閥門124排出第一至第四腔室CC1~CC4內之空氣，然而控制單元116可控制前水閥門122以及後水閥門126開啟，藉以分別將海水導入或排出第一至第四腔室CC1~CC4。舉例來說，當欲將海水導入第一腔室CC1與第二腔室CC2時，控制單元116是控制前排氣閥門120、前水閥門122以及第一連通閥門138開啟，使得空氣由前排氣閥門120排出且海水由 前水閥門122進入第一腔室CC1，接著再經由第一連通閥門138流至第二腔室CC2。另外，當欲將海水導入第三腔室CC3與第四腔室CC4時，控制單元116是控制後排氣閥門124、後水閥門126以及第二連通閥門140開啟，使得空氣由後排氣閥門124排出且海水由後水閥門126進入第三腔室CC3，接著再經由第二連通閥門140流至第四腔室CC4。
此外，翼形浮體構件112A包含有連通水管128以及高壓氣管130。於此實施例中，連通水管128是連通於第一腔室CC1與第三腔室CC3，但不限於此。舉例來說，連通水管128也可連通於第一腔室CC1與第四腔室CC4。高壓氣管130則是連通於第一至第四腔室CC1~CC4，且高壓氣管130於Z軸方向上係高於連通水管128。控制單元116包含高壓氣體產生器132、第一控制閥門134、第二控制閥門136以及一第三控制閥門142。第一控制閥門134以及第三控制閥門142是設置於高壓氣管130上，且第二控制閥門136是設置於連通水管128上。控制單元116可控制第一控制閥門134開啟，使得該高壓氣體由高壓氣體產生器132流向第一腔室CC1或第二腔室CC2，並且控制單元116可控制第三控制閥門142開啟，使得該高壓氣體由高壓氣體產生器132流向第三腔室CC3或第四腔室CC4。控制單元116可控制第二控制閥門136開啟，使得第一腔室CC1內的海水經由連通水管128流向第三腔室CC3，或者使得第三腔室CC3內的海水經由連通水管128流向第一腔室CC1。
當欲使翼形浮體構件112A被流體動力HF抬升時，可透過控制單元116控制第一連通閥門138與第二連通閥門140 開啟，並且控制高壓氣體產生器132產生該高壓氣體，同時控制第一控制閥門134以及第三控制閥門142開啟，使得所述高壓氣體流進第一腔室CC1與第二腔室CC2，導致所述高壓氣體推擠第一腔室CC1與第二腔室CC2的海水經由連通水管128流至第三腔室CC3與第四腔室CC4。因此，翼形浮體構件112A的重心便會由一中央位置沿著Y軸朝第三腔室CC3與第四腔室CC4方向產生位移，使得翼形浮體構件112A傾斜(類似於第4圖中的翼形浮體構件112之姿態)。
反之，當欲使翼形浮體構件112A被流體動力HF向下推時，可透過控制單元116控制第一連通閥門138與第二連通閥門140開啟，並且控制高壓氣體產生器132產生該高壓氣體，同時控制第一控制閥門134以及第三控制閥門142開啟，使得所述高壓氣體流進第三腔室CC3與第四腔室CC4，導致所述高壓氣體推擠第三腔室CC3與第四腔室CC4的海水經由連通水管128流至第一腔室CC1與第二腔室CC2。因此，翼形浮體構件112A的重心便會由所述中央位置朝向第一腔室CC1與第二腔室CC2方向移動，使得翼形浮體構件112A傾斜(類似於第5圖中的翼形浮體構件112之姿態)。
值得注意的是，當海流OC不穩定而使得翼形浮體構件112A傾斜而導致使其重心由所述中央位置沿X軸向左側移動時，控制單元116可控制第一連通閥門138與第二連通閥門140開啟，並且控制高壓氣體產生器132將所述高壓氣體輸送至第一腔室CC1與第三腔室CC3，使得所述高壓氣體推擠第一腔室CC1與第三腔室CC3內的海水分別經由第一連通閥門138與 第二連通閥門140流至第二腔室CC2與第四腔室CC4，以使翼形浮體構件112的重心回到所述中央位置。
反之，當海流OC不穩定而使得翼形浮體構件112A傾斜並且其重心由所述中央位置沿X軸向右側移動時，控制單元116可控制第一連通閥門138與第二連通閥門140開啟，並且控制高壓氣體產生器132將所述高壓氣體輸送至第二腔室CC2與第四腔室CC4，使得所述高壓氣體推擠第二腔室CC2與第四腔室CC4內的海水分別經由第一連通閥門138與第二連通閥門140流至第一腔室CC1與第三腔室CC3，以使翼形浮體構件112A的重心回到所述中央位置。藉由前述控制單元116控制第一至第四腔室CC1~CC4內的海水量，使得翼形浮體構件112A在受到不穩定的海流OC衝擊時也可以使其重心快速地回到所述中央位置。
再者，與前述實施例相似，本實施例之翼形浮體構件112A也可具有複數個隔板，設置於第一至第四腔室CC1~CC4內(圖中未表示)，各隔板也包含開孔，藉以避免自由液面效應。
請參考第6B圖，第6B圖為本發明另一實施例之翼形浮體構件112A’之上視圖。相較於翼形浮體構件112A，翼形浮體構件112A’包含二第二控制閥門136以及二連通水管128，其中一連通水管128是連通於第一腔室CC1以及第三腔室CC3，且另一連通水管128是連通於第二腔室CC2以及第四腔室CC4。其中，二第二控制閥門136是分別設置於二連通水管128上。控制單元116可控制右側的第二控制閥門136開啟，使得海 水於第二腔室CC2與第四腔室CC4之間流通。
再者，前艙體112F更具有一前排氣閥門120A以及一前水閥門122A，連通於第二腔室CC2。後艙體112R更具有一後排氣閥門124A以及一後水閥門126A，連通於第四腔室CC4。藉由這樣的配置，控制單元116可以控制前排氣閥門120A以及前水閥門122A開啟，以使第二腔室CC2獨立地排氣、進水或排水。換言之，藉由這樣的配置，控制單元116可以控制第一至第四腔室CC1~CC4中每一者獨立地排氣、進水或排水。翼形浮體構件112A’的其餘結構與操作原理與前述實施例相似，故在此不再贅述。
請參考第7圖，第7圖為本發明另一實施例之翼形浮體構件112B之上視圖。於此實施例中，翼形浮體構件112B包含四個活塞機構144、146、148以及150。活塞機構144與活塞機構146是設置於前艙體112F，且活塞機構148與活塞機構150是設置於後艙體112R。每一活塞機構具有一容置空間AS以及一活塞元件152。活塞元件152是設置於容置空間AS內，且控制單元116可控制活塞元件152於容置空間AS內沿著X軸移動，使得海水W可以進入容置空間AS內或者被活塞元件152推出容置空間AS。具體而言，控制單元116可利用一驅動馬達以及複數螺桿(圖中未表示)來驅使該些活塞元件152於容置空間AS內移動，但不限於此驅動方式。
接著請同時參考第7圖與第8圖，第8圖表示活塞機構148與活塞機構150的活塞元件152朝內移動之示意圖。當欲使第7圖中的翼形浮體構件112B被流體動力HF抬升時，控制單 元116係可藉由驅動馬達以及複數螺桿(圖中未表示)來控制活塞機構148與活塞機構150的活塞元件152向內移動，使得海水W進入活塞機構148與活塞機構150內的容置空間AS，其中進入活塞機構148的海水W與進入活塞機構150的海水W體積相同，如第8圖所示。因此翼形浮體構件112B的重心便會由中央位置沿著Y軸朝向後艙體112R移動，使得翼形浮體構件112B傾斜(類似於第4圖中的翼形浮體構件112之姿態)。於是，翼形浮體構件112B便會被流體動力HF驅動而抬升。
接著請同時參考第7圖與第9圖，第9圖表示活塞機構144與活塞機構146的活塞元件152朝內移動之示意圖。當欲使第7圖中的翼形浮體構件112B被流體動力HF向下推擠時，控制單元116控制活塞機構144與活塞機構146的活塞元件152向內移動，使得海水W進入活塞機構144與活塞機構146內的容置空間AS，其中進入活塞機構144的海水W與進入活塞機構146的海水W體積相同，如第9圖所示。因此翼形浮體構件112B的重心便會由中央位置沿著Y軸朝向前艙體112F移動，使得翼形浮體構件112B傾斜(類似於第5圖中的翼形浮體構件112之姿態)。於是，翼形浮體構件112B便會被流體動力HF向下推擠。
綜上所述，本發明提供一種具有翼形浮體構件之海流發電裝置100，其中控制單元116可控制翼形浮體構件的前艙體112F或後艙體112R內的海水量，藉以改變翼形浮體構件的重心位置，使得翼形浮體構件於海流OC中傾斜而受到流體動力HF向上抬升或向下推擠，進而改變本體102在海洋O中的深度。因此，相較於僅利用浮力控制深度的習知海流發電裝置， 本發明之海流發電裝置100可以節省更多能量，並且可以潛入海洋O中更深位置。
雖然本揭露的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本揭露之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本揭露揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本揭露使用。因此，本揭露之保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一申請專利範圍構成個別的實施例，且本揭露之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。

Claims (20)

  1. 一種海流發電裝置，設置於海洋中，該海流發電裝置包含：二發電機組，各發電機組分別具有一葉輪，其中海流帶動該些葉輪轉動以使該些發電機組產生電力；一翼形浮體構件，連結該二發電機組，並且具有一前艙體以及一後艙體；以及一控制單元，用以控制該前艙體或後艙體內的海水量，藉以改變該翼形浮體構件的重心位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之海流發電裝置，其中該前艙體具有一前腔室，該後艙體具有一後腔室，並且該翼形浮體構件更包含一中央腔室，設置於該前腔室與該後腔室之間，用以容置該控制單元。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之海流發電裝置，其中該翼形浮體構件更具有複數個隔板，設置於該前腔室內，藉以將該前腔室區隔為複數個空腔，其中各該隔板具有一底部以及一開孔，且該開孔靠近該底部，以連通該些空腔。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之海流發電裝置，其中該前腔室之體積與該後腔室之體積相等。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之海流發電裝置，其中該前艙體具有一前排氣閥門以及一前水閥門，其係連通於該前腔室，並且該後艙體具有一後排氣閥門以及一後水閥門，其係連通於該後腔室； 其中該控制單元控制該前排氣閥門與該後排氣閥門開啟，藉以分別排出該前腔室與該後腔室內之空氣，並且該控制單元控制該前水閥門以及該後水閥門開啟，藉以分別將海水導入或排出該前腔室與該後腔室。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之海流發電裝置，其中該翼形浮體構件更包含一連通水管，連通於該前腔室以及該後腔室，以容許海水於該前、後腔室之間流通。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之海流發電裝置，其中該翼形浮體構件更包含一高壓氣管，連通於該前腔室與該後腔室，且該控制單元包含一高壓氣體產生器；其中，該高壓氣體產生器所產生之一高壓氣體透過該高壓氣管流至該前腔室或後腔室，以驅使海水於該連通水管內流通。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之海流發電裝置，其中當該高壓氣體產生器對該前腔室充氣時，該前腔室內的海水經由該連通水管流入該後腔室，使得該翼形浮體構件的重心位置朝向該後腔室移動，並且該翼形浮體構件之該前艙體相對於一水平面向上傾斜。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之海流發電裝置，其中當該高壓氣體產生器對該後腔室充氣時，該後腔室內的海水經由該連通水管流入該前腔室，使得該翼形浮體構件的重心位置朝向該前腔室移動，並且該翼形浮體構件之該前艙體相對於一水平面向下傾斜。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之海流發電裝置，其中該前艙體具有一第一腔室、一第二腔室以及一第一連通閥門，該後艙體具有一第三腔室、一第四腔室以及一第二連通閥門，該第一腔室與該第二腔室是藉由該第一連通閥門連通，並且該第三腔室與該第四腔室是藉由該第二連通閥門連通。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之海流發電裝置，其中該翼形浮體構件更具有複數個隔板，設置於該第一至第四腔室內，其中各該隔板具有一底部以及一開孔，該開孔靠近該底部。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之海流發電裝置，其中該前艙體具有一前排氣閥門以及一前水閥門，連通於該第一腔室，且該後艙體具有一後排氣閥門以及一後水閥門，連通於該第三腔室；其中該控制單元控制該第一連通閥門以及一第二連通閥門開啟並且控制該前排氣閥門與該後排氣閥門開啟，藉以分別排出該第一至第四腔室內之空氣，並且該控制單元控制該前水閥門以及該後水閥門開啟，藉以分別將水導入或排出該第一至第四腔室內。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之海流發電裝置，其中該翼形浮體構件更包含一連通水管，連通於該第一腔室以及該第三腔室，以容許海水於該第一、第三腔室內流通。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之海流發電裝置，其中該翼形浮體構件更包含一高壓氣管，連通於該第一至第四腔室，且該控制單元更包含一高壓氣體產生器；其中，該高壓氣體產生器所產生之一高壓氣體透過該高壓氣管流至該第一至第四腔室之至少其中一者。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之海流發電裝置，其中當該控制單元控制該第一連通閥門以及該第二連通閥門開啟時，該高壓氣體產生器將該高壓氣體輸送至該第一腔室以及該第三腔室時，以壓迫該第一腔室與該第三腔室內的海水分別被輸送至該第二腔室以及該第四腔室內，使得該翼形浮體構件的重心朝向該第二腔室與該第四腔室的方向移動。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之海流發電裝置，其中當該控制單元控制該第一連通閥門以及一第二連通閥門開啟時，該高壓氣體產生器將該高壓氣體輸送至該第二腔室以及該第四腔室時，以壓迫該第二腔室與該第四腔室內的海水分別被輸送至該第一腔室以及該第三腔室內，使得該翼形浮體構件的重心朝向該第一腔室與該第三腔室的方向移動。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之海流發電裝置，其中該海流發電裝置更包含四個活塞機構，用以將海水導入或排出該翼形浮體構件，其中二個活塞機構設置於該前艙體，另二個活塞機構設置於該後艙體。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之海流發電裝置，其中各該活塞機構具有：一容置空間，形成於該翼形浮體構件內；以及一活塞元件，活動地設置於該容置空間內；其中該控制單元驅動該活塞元件於該容置空間內位移，以使海水進入該容置空間或將海水排出該容置空間。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之海流發電裝置，其中該海流發電裝置更包含：一錨碇塊，固定於海底；以及二纜線，用以連接於該二發電機組以及該錨碇塊。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之海流發電裝置，其中該海流發電裝置更包含至少一浮體，連接於該二纜線且位於該錨碇塊與該二發電機組之間。
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