TW202214956A - 綠能裝置 - Google Patents

Abstract

本發明所提供之綠能裝置，其主要之技術特徵即係在於將發電單元設置在可產生文式效應的流道中，藉由提高之流體流速，以較大之動能驅動發電單元之轉動元件進行轉動，從而得以獲得較佳之發電效率。

Description

綠能裝置

本發明係與綠能技術有關，特別是關於一種將水力轉換為電力之綠能裝置。

按，利用水力進行發電之技術，固屬習知之能源利用方法，但為達到經濟規模，通常需藉由大型水壩進行儲水，再控制水體的流動來驅動電機，使機械能轉換為電能，是等技術因地理位置、環境影響、設置成本與民生、工業及農業用水之需求等種種因素之限制，並無法被大量地應用，例如於我國，抽蓄水力之發電量於2017年就全年度之總發電量而言僅占比為1.4%，顯然未能發揮較佳的利用效能。

雖然台灣之地理環境侷限了所形成的河流長度，但由於坡度落差大，相對地使水流蘊藏有較多的機械能可供發電使用，但就一般坡度不大、水流平緩的平原河川或者如嘉南大圳等人工溝渠而言，其相對地即欠缺了較好的發電效能，而長期地未被能有效地利用。

因此，本發明之主要目的即係在提供一種綠能裝置，其係可提高水體流動時之動能，從而增加發電之效能者。

緣是，為達成上述目的，本發明所提供之綠能裝置，其主要之技術特徵即係在於將發電單元設置在可產生文式效應的流道中，藉由提高之流體流速，以較大之動能驅動發電單元之轉動元件進行轉動，從而得以獲得較佳之發電效率。

為提供可產生文氏效應之流道，該流道係沿著流體之流動方向，依序地被區隔為一入口段、一喉段與一身段，並使該喉段在徑向上的最大截面積，均小於該入口段與該身段在徑向上的最大截面積，從而使流體在由該入口段進入該流道後，得以在該入口段、該喉段與該身段的通道截面積之變動下產生文式效應，以提高流體在流道中的最大流動速度，進而使發電單元之轉動元件得以在較大動能之驅使下進行轉動，以提高發電之效能。

為有效利用流體因文氏效應在流道所增加之動能，避免無謂浪費，係進一步使用以形成該流道之流道形成單元，更包含有一載體，乃係沿著流體之流動方向延伸地位於該流道中，且位於該喉段沿著流體流動方向的投影範圍外，進而將該流道之空間得以沿著該流動方向被區隔為一第一空間與第二空間，藉以使因文氏效應而增加流速之流體，得以被集中於該第二空間中，以有效地驅動位於該第二空間中之轉動元件，而部份分流至該第一空間中之流體，則對於位於該第一空間中用以發電之電機提供冷卻之作用。

請參閱各圖所示，在本發明一較佳實施例中所提供之綠能裝置(10)，其主要乃係包含有一流道形成單元(20)以及一發電單元(30)。

該流道形成單元(20)乃係用以界定出一流道(21)且可用以承載該發電單元(30)者，進一步來說，該流道形成單元(20)乃係包含有彼此平行之二側板(22)(23)，一上板(24)與一下板(25)則係上下相隔開來地分別橋設於該各該側板(22)(23)之上緣與下緣，據以於各該側板(22)(23)、該上板(24)與該下板(25)間界定出兩端透空之管狀流道(21)，用以供外部流體得以自該流道(21)之一端往另端的流動方向(D)進行流動；

該流道(21)則依內徑大小之不同，由一端往另端沿著該流動方向(D)依序地被區隔為一入口段(211)、一喉段(212)與一身段(213)，並使該喉段(212)在徑向上的最大截面積係小於該入口段(211)在徑向上的最大截面積，亦小於該身段(213)在徑向上的最大截面積，從而得以該入口段(211)接收由外部進入之流體，並使流體再依序經由該喉段(212)與該身段(213)，沿該流動方向(D)往外流出，據以使流體得以在該流道(21)內部空間的內徑變化下，於流動時因文氏效應而在速度與壓力上產生變動，就該流道(21)之整體而言，流體該喉段(212)流動時之靜壓為最低、流速為最大；

另外，該喉段(212)在徑向上的最小截面積與最大之截面積相等，從而使該喉段(212)呈具有若干長度的直管狀，以及使該入口段(211)在徑向上具有最小截面積之位置係位於與該喉段(212)相接之部位上，該身段(213)亦復如此，從而使得該入口段(211)與該身段(213)在徑向上之最小截面積均相等於該喉段(212)之最大截面積；

進一步地，該流道形成單元(20)係更包含有一呈板狀之載體(26)，係沿著該流動方向(D)亙陳於各該側板(22)(23)之間地位於該身段(213)中，據以將該身段(213)之內部空間予以分隔成為一第一空間(2131)與一第二空間(2132)，多數之板狀支架(27)則係位於第二空間(2132)中地分別橋設於各該側板(22)(23)之間，其中，該載體(26)與該第一空間(2131)均係位於該喉段(212)沿該流動方向(D)之投影範圍(2121)以外。

該發電單元(30)則係具有如軸流式葉輪之多數轉動元件(31)，係位於該第二空間(2132)地分別設於各該支架(27)上，多數之電機(32)則係位於該第一空間(2131)地分設於該載體(26)上，並以適當之習知傳動技術分別從動於各該轉動元件(31)，其中，各該轉動元件(31)與該喉段(212)間之相對關係則為，使該喉段(212)之投影範圍(2121)涵蓋各該轉動元件(31)之葉輪半圓範圍。

藉由上述構件之組成，在外部流體進入該流道(21)並沿該流動方向(D)進行流動時，流體在該喉段(212)之最高流速雖在進入該身段(213)空間後漸次降低，惟其動能相對於在同一環境中未進入該流道(21)中之流體而言，仍屬較高，加以流體自該喉段(212)進入該身段(213)中時，更被集中至該第二空間(2132)中，而可使各該轉動元件(32)獲得較大的動能驅動，以提高流體機械能之利用效率，在此同時，部份分流至該第一空間(2131)中之流體，則可對位於該第一空間中之各該電機(32)提供冷卻作用，以降低電機之溫度，提高發電之效能，如此一來，該綠能裝置(10)即可在於流速平緩的河川或溝渠中進行發電，得以有效利用廣佈於各地的河川或溝渠，進一步降低對於各種對於環境有害的發電技術的依賴性。

除上述以外，所需再加以說明者係，於上述實施例所揭之載體固係以一連續呈平板狀之構造為例，惟於實際利用上並不以之為限，亦可使該載體為於各該支架相仿之構造，由多數之板體彼此交錯而成，由此所構成之載體，其與上開實施例所不同者即係在使所區隔出之第一空間與第二空間得以在垂直於流動方向之方向上彼此連通，以增加對於電機之冷卻效果者。

(10):綠能裝置 (20):流道形成單元 (21):流道 (211):入口段 (212):喉段 (2121):投影範圍 (213):身段 (2131):第一空間 (2132):第二空間 (22)(23):側板 (24):上板 (25):下板 (26):載體 (27):支架 (30):發電單元 (31):轉動元件 (32):電機 (D):流動方向

圖1係本發明一較佳實施例之立體圖。 圖2係本發明一較佳實施例之大部分解圖。 圖3係本發明一較佳實施例沿圖1中3-3割面線之剖視圖。 圖4係本發明一較佳實施例沿圖1中4-4割面線之剖視圖。 圖5係本發明一較佳實施例沿圖1中5-5割面線之剖視圖。 圖6係本發明一較佳實施例之右側視圖。

(21):流道

(211):入口段

(212):喉段

(2121):投影範圍

(213):身段

(2131):第一空間

(2132):第二空間

(24):上板

(25):下板

(26):載體

(27):支架

(31):轉動元件

(32):電機

(D):流動方向

Claims (11)

1. 一種綠能裝置，包含有： 一流道形成單元，係界定出一流道，可使外部之流體於該流道中沿一預定之流動方向進行流動； 一發電單元，用以將機械能轉換為電能，具有至少一轉動元件，係位於該流道中，並可受在該流道中流動之流體所驅使而轉動； 其特徵在於： 該流道係沿該流動方向依序地被區隔為一入口段、一喉段以及一身段，並使該喉段之最大徑向截面積小於該入口段在徑向上的最大截面積，亦小於該身段在徑向上的之最大截面積，以及使該發電單元位於該身段中。
2. 如請求項1所述之綠能裝置，其中，該喉段之最大徑向截面積係與該入口段之最小徑向截面積相等。
3. 如請求項1所述之綠能裝置，其中，該喉段之最大徑向截面積係與該身段之最小徑向截面積相等。
4. 如請求項2或3所述之綠能裝置，其中，該喉段之最小徑向截面積與最大徑向截面積係彼此相等。
5. 如請求項1所述之綠能裝置，其中，該流道形成單元係更包含有一載體，係位於該流道之身段中；該發電單元則更包含有一電機，係設於該載體上，並從動於該轉動元件。
6. 如請求項5所述之綠能裝置，其中，該載體係沿著該流動方向延伸地位於該身段中，據以將該身段之空間區隔為一第一空間與一第二空間，並使該載體與該第一空間均位於該喉段沿該流動方向之投影範圍外。
7. 如請求項6所述之綠能裝置，其中，該轉動元件係位於該第二空間中，而該電機則位於該第一空間中。
8. 如請求項1所述之綠能裝置，其中，該流道形成單元係包含有二彼此平行之側板，一上板與一下板則係彼此相隔開來地分別橋接於各該側板之間，並以各該側板、該上板與該下板界定出該流道。
9. 如請求項8所述之綠能裝置，其中，該流道形成單元係更包含有一載體，係橫亙於各該側板之間。
10. 如請求項1所述之綠能裝置，其中，該轉動元件係為軸流式葉輪。
11. 如請求項10所述之綠能裝置，其中，該喉段沿該流動方向之投影範圍係涵蓋該轉動元件之葉輪半圓範圍。

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