TW201934869A - 河邊流水能之擷取裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種河邊流水能之擷取裝置，其係在一轉盤上透過二轉體分別連接第一槳葉及第二槳葉，此二槳葉分別設在上游處的第一位置及下游處的第二位置，其中，上游處之第一槳葉在水面下受到水的推力而從第一位置擺動到第二位置，帶動轉盤旋轉至一定轉距，使下游處、原本在水面上的第二槳葉從第二位置逆向擺動到第一位置，接著，第二槳葉再沉入水下受到水的推力擺動到第二位置，並讓第一槳葉上升離開水面並擺回原來的第一位置。因此，第一、第二槳葉會輪流在水面下受到水的推力而擺動，並輸出水流的推力。

Description

河邊流水能之擷取裝置

本發明係有關一種發電裝置，特別是指一種河邊流水能之擷取裝置。

電力來源如核能發電、火力發電、水力發電、太陽能發電等皆有其不便之處，例如核能發電會產生核廢料的問題，火力發電會造成空氣污染，而太陽能發電和水力發電應是最環保的選擇、在崇尚綠色能源、節能減碳的如今，在日曬充足的地區已普遍架設太陽能發電田以利用太陽能發電，但其成本高昂。

水力發電如河邊的流水能之擷取法大都採取水位差的流動能之擷取方式，如水力車的槳葉擷取流水的動能再轉換為機械能，由於水力車的槳葉結構比較複雜，而且必須置於河水中，因此安裝和維護都不方便，所以長距離的河水就不方便安裝多數的水車，則該流水能的擷取量必受限甚多為其缺失所在。

因此，本發明即提出一種河邊流水能之擷取裝置，有效解決上述該等問題，具體架構及其實施方式將詳述於下：

本發明之主要目的在提供一種河邊流水能之擷取裝置，其係利用二槳葉與一轉盤連動，當一槳葉被水流帶動使轉盤旋轉時，帶動另一槳葉從水面上移動到上游位置，再下沈到水中被水流帶動並使前一槳葉回復原位，如此二槳葉交替往復擺動而得到流水能，結構簡單。

本發明之另一目的在提供一種河邊流水能之擷取裝置，其係設置於河岸上，由於不需放置在河流中，因此有便於安裝、維修及養護等優點。

為達上述目的，本發明提供一種河邊流水能之擷取裝置，設於一河流之河邊，包括：一轉盤；一第一轉體及一第一槳葉，設於該河流之上游處的一第一位置；一第二轉體及一第二槳葉，設於該河流之下游處之一第二位置；一組第一連桿，其固定於該第一轉體上，一端連接該第一槳葉，另一端連接該轉盤；以及一組第二連桿，其固定於該第二轉體上，一端連接該第二槳葉，另一端連接該轉盤；以及其中，該第一槳葉在水面下受到水的推力而從該第一位置擺動到該第二位置，帶動該轉盤旋轉，使原先在水面上之該第二槳葉從該第二位置逆向擺動到該第一位置後，再沉入水下受到水的推力擺動到該第二位置，帶動該轉盤旋轉使該第一槳葉又從水面上回復該第一位置，該第一、第二槳葉交替往復滑動以輸出水流的推力。

根據本發明之實施例，該第一槳葉上設有一划桿以與該第一連桿套接，該第二槳葉上設有一划桿以與該第二連桿套接。

根據本發明之實施例，該轉盤、該第一轉體及該第二轉體係分別利用一固定柱固定在該河邊。

根據本發明之實施例，該第一轉體上設有一滑輪及一橫向滑桿，且包括一繩索繞過該滑輪後兩端分別連接該第一槳葉及該第一轉體，該固定柱上設有一推繩桿，該推繩桿推動該繩索，使該繩索經由該滑輪及該橫向滑桿拉動該第一槳葉上升。

承上，該滑輪及該橫向滑桿係設於一固定板上，該固定板設於該第一連桿上並與該第一連桿垂直。

承上，該划桿上設有一棘輪齒座，其上表面設有複數棘輪齒，該固定板上設有一棘輪爪且該棘輪爪可在該固定板上轉動。該棘輪齒係與該棘輪爪組合，藉由該棘輪爪隨著重力轉動，而使該棘輪齒可單向轉動。

根據本發明之實施例，該第二轉體上設有一滑輪及一橫向滑桿，且包括一繩索繞過該滑輪後兩端分別連接該第二槳葉及該第二轉體，該固定柱上設有一推繩桿，該推繩桿推動該繩索，使該繩索經由該滑輪及該橫向滑桿拉動該第二槳葉上升。

承上，該滑輪及該橫向滑桿係設於一固定板上，該固定板設於該第二連桿上並與該第二連桿垂直。

承上，該划桿上設有一棘輪齒座，其上表面設有複數棘輪齒，該固定板上設有一棘輪爪且該棘輪爪可在該固定板上轉動。該棘輪齒係與該棘輪爪組合，藉由該棘輪爪隨著重力轉動，而使該棘輪齒可單向轉動。

本發明提供一種河邊流水能之擷取裝置，其設置在河流之河岸邊上利用水流帶動槳葉滑動，以連續擷取流水能。

請參考第1A圖，為本發明河邊流水能之擷取裝置之示意圖，包括一轉盤31、一第一轉體10、一第一槳葉13、一第二轉體20及一第二槳葉23，其中第一轉體10及第一槳葉13設於河流上游處的一第一位置，第二轉體20及第二槳葉23則設於河流下游處之一第二位置，由圖中可看出左半邊為河流70，右半邊為河邊71，河流70上之箭頭為水流方向；一組第一連桿11、14固定於第一轉體10上，一端連接第一槳葉13，另一端則連接轉盤31；另有一組第二連桿21、24固定於第二轉體20上，一端連接第二槳葉23，另一端連接轉盤31。

轉盤31係利用一固定柱3固定在河邊71，以及第一轉體10及第二轉體20係分別利用一固定柱1、2固定在河邊71。

第一槳葉13上設有一划桿12以與第一連桿11套接。第二槳葉23上亦設有一划桿22以與第二連桿21套接。此划桿12、22可帶動第一槳葉13及第二槳葉23擺動。

請同時參考第1B圖及第2圖，其分別為本發明河邊流水能之擷取裝置中槳葉擺動後之示意圖及一做動實施例之俯視圖。本發明中，第一連桿11、14之間設有一轉軸17，且第一連桿11和划桿12之間設有一轉軸16，故第一槳葉13、划桿12及第一連桿11、14皆可隨著第一轉體10一起擺動；同理，由於第二連桿21、24之間設有一轉軸27，且第二連桿21和划桿22之間設有一轉軸26，故第二槳葉23、划桿22及第二連桿21、24皆可隨著第二轉體20一起擺動。此外，第一、第二連桿14、24與轉盤31相接處分別設有一轉軸18、28，因此第一轉體10及第二轉體20還藉由與轉盤31連接的第一連桿14及第二連桿24而使轉盤31轉動。

當第一槳葉13在水面下時，受到水的推力而位移，從上游的第一位置擺動到下游的第二位置，第一連桿11、14會帶動轉盤31順時針方向旋轉，帶動第二連桿24使第二槳葉23的位移方向與水流方向相反，如此一來，原先在水面上、且在下游位置之第二槳葉23從第二位置逆著水流方向而擺動到靠近上游之第一位置。同理，若是第二槳葉23在水面下時，受到水的推力而位移，從靠近上游的第一位置擺動到靠近下游的第二位置，第二連桿21、24會帶動轉盤31逆時針方向旋轉，帶動第一連桿14使第一槳葉13的位移方向與水流方向相反，如此一來，原先在水面上、且在下游位置之第一槳葉13又會從第二位置逆著水流方向而擺動到靠近上游之第一位置。

第一、第二槳葉13、23分別在河流的河邊71相距一段距離，該段距離容許第一、第二槳葉13、23擺動而不互相干擾，其中第一槳葉13的葉面沉入水面70下時，第一槳葉13將承受流水的推力而位移，同時帶動第一轉體10擺動至一定的轉距後，再讓第一槳葉13上升離開水面70並擺回到原來的位置，然後再下降到水面70下承受流水的推力之重複行程：在此，第一槳葉13之所以能擺回到原來位置，其力是由另一組第二槳葉23之葉面沉入水面70下時承受流水的推力所提供的，該第二槳葉23的推力是經由轉盤31的傳動來傳達，因此讓第一、第二槳葉13、23的擺動呈現交替現象，換言之，第一槳葉13的推力幫助第二槳葉23擺回到原來位置，第二槳葉23的推力幫助第一槳葉13擺回到原來位置，因此二組槳葉13、23之擺動都會有其中一者產生推力，是以，第一、第二槳葉13、23及其第一、第二轉體10、20將構成自動連續輸出推力的特徵，其中輸出推力的大小主要是取決於第一、第二槳葉13、23的面積。

請參考第3圖，第一連桿11及划桿12之間設有一轉軸16，在第一連桿11上、與划桿12交界處設有一傘形的棘輪齒座5，此棘輪齒座5係固定在划桿12上；棘輪齒座5的上層面有多數個棘輪齒，這些棘輪齒與一棘輪爪50組合，棘輪爪50的另一端以一轉軸51與一固定板4套接，固定板4是固定於第一連桿11上，由於棘輪爪5會因重力的關係隨時與棘輪齒接合，因此讓棘輪齒具有單向轉動的功能，換言之，當第一槳葉13上升時，棘輪爪5容許棘輪齒以其划桿12的轉軸16為圓心而轉動，若第一槳葉13要下降時，棘輪爪5就卡住棘輪齒，因此第一槳葉13就無法下降而維持一定的高度；當第一槳葉13在一定的高度時，若棘輪爪5有受到向上的推力而離開棘輪齒時，則第一槳葉13就會因重力而自動下降。第二槳葉之上升下降與第3圖之第一槳葉13相同原理，不再贅述。

接著請參考第4圖，同樣以第一槳葉13為例。第一槳葉13是固定在划桿12的尾端，划桿12的尾端固定一繩索15，繩索15的另一端固定於轉體10的第一連桿11上，其中滑輪19和滑桿40互為直角狀態，因此容許繩索15轉彎受力；滑輪19及滑桿40皆固定於一固定板4上，此固定板4係固定於第一轉體10之第一連桿11上；固定轉體10的固定柱1上置有一推繩桿41，因此推繩桿41與第一轉體10就形成相對的運動狀態，若第一轉體10轉動至一轉距，即第一槳葉13承受流水的推力位移一段距離時，該推繩桿41將推到繩索15，而繩索15受到推力後被拉動，經滑桿40和滑輪19的控制而將第一槳葉13拉升。第二槳葉之做動與第4圖之第一槳葉13相同原理，因此不再贅述。

顯然的，本發明中第一、第二槳葉的擺動行程是先沉入水中受到流水的推力而擺動至一段行程後，上升離開水面，在維持一定高度狀態下擺回到原來的位置，接著下降沉入水中再受到流水推力而擺動至一段行程的重複動作，由於第一、第二槳葉的擺動行程是呈現交替狀態，例如其中第一槳葉沉入水中受到水的推力而擺動，第二槳葉離開水面並擺回到原來的位置，然後第二槳葉沉入水中受到水的推力而擺動，第一槳葉離開水面並擺回到原來的位置，因此二組第一、第二槳葉的擺動會自動將交替重複進行，並以其中一組槳葉的推力做為輸出，進而藉由轉盤的轉動而擷取到河流的流水能。

綜上所述，本發明之河邊流水能之擷取裝置係包括一轉盤及二組由槳葉、轉體及連桿所構成之槳葉擺動裝置，第一、第二轉體及轉盤皆由一固定柱固定於河邊，槳葉在水中承受流水的推力而位移，帶動轉體擺動至一定的轉距後，讓槳葉上升離開水面並擺回到原來的位置，然後再下降到水中重複承受流水的推力，其中槳葉擺回到原來位置的動力是經由另一槳葉在水中承受流水的推力，而動力交替是經由做為傳動機構的轉盤傳動所致，因此二組槳葉的擺動將產生連續的動力輸出，即為本發明欲擷取之流水能，兼具環保、結構簡單、易於安裝維修等優點。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1‧‧‧固定柱

10‧‧‧第一轉體

11、14‧‧‧第一連桿

12‧‧‧划桿

13‧‧‧第一槳葉

15‧‧‧繩索

16、17、18‧‧‧轉軸

19‧‧‧滑輪

2‧‧‧固定柱

20‧‧‧第二轉體

21、24‧‧‧第二連桿

22‧‧‧划桿

23‧‧‧第二槳葉

25‧‧‧繩索

26、27、28‧‧‧轉軸

3‧‧‧固定柱

31‧‧‧轉盤

4‧‧‧固定板

40‧‧‧橫向滑桿

41‧‧‧推繩桿

5‧‧‧棘輪齒座

50‧‧‧棘輪爪

51‧‧‧轉軸

70‧‧‧水面

71‧‧‧河邊

第1A圖為本發明河邊流水能之擷取裝置之示意圖。 第1B圖為本發明河邊流水能之擷取裝置中槳葉擺動後之示意圖。 第2圖為本發明河邊流水能之擷取裝置一做動實施例之俯視圖。 第3圖為本發明河邊流水能之擷取裝置之連桿上設有棘輪齒座之示意圖。 第4圖為本發明河邊流水能之擷取裝置中第一轉體及第一槳葉之實施例之示意圖。

Claims (12)

1. 一種河邊流水能之擷取裝置，設於一河流之河邊，包括： 一轉盤； 一第一轉體及一第一槳葉，設於該河流之上游處的一第一位置； 一第二轉體及一第二槳葉，設於該河流之下游處之一第二位置； 一組第一連桿，其固定於該第一轉體上，一端連接該第一槳葉，另一端連接該轉盤； 一組第二連桿，其固定於該第二轉體上，一端連接該第二槳葉，另一端連接該轉盤；以及 其中，該第一槳葉在水面下受到水的推力而從該第一位置擺動到該第二位置，帶動該轉盤旋轉，使原先在水面上之該第二槳葉從該第二位置逆向擺動到該第一位置後，再沉入水下受到水的推力擺動到該第二位置，帶動該轉盤旋轉使該第一槳葉又從水面上回復該第一位置，該第一、第二槳葉交替往復滑動以輸出水流的推力。
2. 如請求項1所述之河邊流水能之擷取裝置，其中該第一槳葉上設有一划桿以與該第一連桿套接。
3. 如請求項1所述之河邊流水能之擷取裝置，其中該第二槳葉上設有一划桿以與該第二連桿套接。
4. 如請求項2或3所述之河邊流水能之擷取裝置，其中該轉盤、該第一轉體及該第二轉體係分別利用一固定柱固定在該河邊。
5. 如請求項4所述之河邊流水能之擷取裝置，其中該第一轉體上設有一滑輪及一橫向滑桿，且包括一繩索繞過該滑輪後兩端分別連接該第一槳葉及該第一轉體，該固定柱上設有一推繩桿，該推繩桿推動該繩索，使該繩索經由該滑輪及該橫向滑桿拉動該第一槳葉上升。
6. 如請求項5所述之河邊流水能之擷取裝置，其中該滑輪及該橫向滑桿係設於一固定板上，該固定板設於該第一連桿上並與該第一連桿垂直。
7. 如請求項6所述之河邊流水能之擷取裝置，其中該划桿上設有一棘輪齒座，其上表面設有複數棘輪齒，該固定板上設有一棘輪爪且該棘輪爪可在該固定板上轉動。
8. 如請求項7所述之河邊流水能之擷取裝置，其中該棘輪齒係與該棘輪爪組合，藉由該棘輪爪隨著重力轉動，而使該棘輪齒可單向轉動。
9. 如請求項4所述之河邊流水能之擷取裝置，其中該第二轉體上設有一滑輪及一橫向滑桿，且包括一繩索繞過該滑輪後兩端分別連接該第二槳葉及該第二轉體，該固定柱上設有一推繩桿，該推繩桿推動該繩索，使該繩索經由該滑輪及該橫向滑桿拉動該第二槳葉上升。
10. 如請求項9所述之河邊流水能之擷取裝置，其中該滑輪及該橫向滑桿係設於一固定板上，該固定板設於該第二連桿上並與該第二連桿垂直。
11. 如請求項10所述之河邊流水能之擷取裝置，其中該划桿上設有一棘輪齒座，其上表面設有複數棘輪齒，該固定板上設有一棘輪爪且該棘輪爪可在該固定板上轉動。
12. 如請求項11所述之河邊流水能之擷取裝置，其中該棘輪齒係與該棘輪爪組合，藉由該棘輪爪隨著重力轉動，而使該棘輪齒可單向轉動。