TWI427217B - 具線性滑動之波浪發電機結構 - Google Patents

Description

具線性滑動之波浪發電機結構

本發明係有關一種具線性滑動之波浪發電機結構，尤指一種採用使用線性滑動機構的裝設，同時擁有良好的作動順暢度與低摩擦損失，來補強運動方向的結構強度，而在改良後的設計除了克服前述的問題外，最大的特點在於還能增加能量轉換系統的運用彈性空間，可以裝設不同規格的油壓桿，使其達到最佳化的設計需求，而內置式的油壓桿及線性滑動機構設計，同時可以大幅高產品壽命與維修便利性，並增加可靠度。

波浪發電是新興的綠色能源的產業，其係利用波浪的起伏位差來形成波浪發電機的機械能，再將該機械能轉換成為電能，由於波浪輸入的應力為多自由度且非線性的型態，而當擷取單點式方向的自由度(如Heave)時，會因為受力不平均，導致有很多個無法預料的應力集中點，該無法預料的應力就必須由結構體來吸收，因此結構體須有足夠的強度去抵抗此種海象。而波浪發電機所產生機械能的相對運動處，為結構中最脆弱的地方，因此若僅使用習知油壓缸當作結構的支撐的話，且油壓桿會受到海水的侵蝕，將降低油壓缸本體的壽命及使用條件受到很大的限制。因此必須改良前述的問題，將油壓缸設計成純粹僅受拉伸及壓縮的往復動作，而其他的受力點會傳遞到主體結構，此種分散應力的方法才能克服了目前油壓缸的選用條件及壽命問題，而滑動處同時要有良好的摩擦係數，以避免能量傳遞的損失。

在習知波浪發電系統中，並無類似此機構上的專利，因此較無前案可以比較差異。較類似的產品為OPT公司所生產的Powerbouy PB40(如圖一A、B、圖二、圖三)，其係包括有：一浮體11、一主體12、一連動部13、一油壓桿14及一油壓缸15，其利用一油壓桿14與主體12做伸縮動作，以產生機械能量，但其油壓桿14直接暴露於主體12之外部，如此會受到海水的侵蝕與結構強度的問題，導致油壓桿14的壽命減損的問題，連帶地其油壓桿14可靠度及順暢度亦產生有不少的問題。在傳統的波浪發電設備中，能量轉換系統所利用的油壓缸15如圖二所示，油壓桿14當作主結構支撐之一，當有分力及不平衡的力產生時，油壓桿14若過負載則會因此產生撓曲損壞，如圖三所示。因為舊式設計的油壓缸15除了要產生機械能的相對運動外，還必須負擔起結構支撐的功能，如此油壓桿14的強度需要非常強，選擇性也降低。

在中華民國專利申請號095114282之『波浪發電系統』發明專利之代表圖所揭露，其利用纜繩的方式，一端是接於海面上的浮筒，利用浮筒的浮力來傳力能量，而另一端則是連接重物，如此纜繩才能承受拉伸的力，利用如此往覆的運動來產生動能，以達到發電的功效，其缺點是纜繩所承受的力量極大，且不易調配浮筒與重物之間的平衡力量。

在中華民國專利公告號148013之『波浪發電機』發明專利之代表圖所揭露，則是使用槓桿原理的方式，將海面上的浮台運動，透過槓桿的力量藉以放大至油壓缸，以產生機械能，但缺點為結構龐大而複雜，製造成本也相對較高。

基於解決以上所述習知技藝的缺失，本發明為一種具線性滑動之波浪發電機結構架構，主要目的為習知的設計由於將液壓缸當結構體之一，因此要承受其他方向的分力，所以損壞及作動干涉的機率較高，本發明採用使用線性滑動機構的裝設，同時擁有良好的作動順暢度與低摩擦損失，來補強運動方向的結構強度，而在改良後的設計除了克服前述的問題外，最大的特點在於還能增加能量轉換系統的運用彈性空間，可以裝設不同規格的油壓桿，使其達到最佳化的設計需求，而內置式的油壓桿及線性滑動機構設計，同時可以大幅高產品壽命與維修便利性，並增加可靠度。

為達上述目的，本發明為一種具線性滑動之波浪發電機結構，係放置於一海平面上，其係包括有：一浮體，與海平面接觸，藉由波浪起伏產生位移；一主體，用以容置機械能傳動機構，該主體內至少設置有一油壓桿及油壓缸，油壓桿可於油壓缸中做伸縮動作，而該油壓缸連接固定於一固定端上；一滑動面，設置於主體中，並可於主體中做伸縮動作，藉由一連動部與該浮體相連接，且該連動部與油壓桿相連接，該滑動面外緣設置有至少二滑動部；以及至少二滑桿，設置於主體中，用以對應穿置於該滑動面之滑動部中，使該滑動面可於滑桿上做移動。

較佳者，該浮體係呈一中空環狀結構。

較佳者，該浮體中空處可容置一發電模組。

較佳者，該主體與滑動面之接觸面設置有一防水結構，該防水結構即為一油封材質所構成。

較佳者，該滑動面之滑動部內部設置有一線性軸承。

較佳者，該線性軸承之種類係為滾珠式、銅襯滑動式、自潤式、給油式之其中一者。

較佳者，該連動部與油壓桿之連接處設置有一萬向軸承。

較佳者，該油壓缸與固定端之連接處設置有一萬向軸承。

較佳者，該些滑桿之上、下端更係設置有一緩衝體。

為進一步對本發明有更深入的說明，乃藉由以下圖示、圖號說明及發明詳細說明，冀能對　貴審查委員於審查工作有所助益。

茲配合下列之圖式說明本發明之詳細結構，及其連結關係，以利於　貴審委做一瞭解。

請參閱圖四A所示，係為係為本發明具線性滑動之波浪發電機的剖面側視結構示意圖，其波浪發電機係放置於一海平面上，其係包括有：一浮體2，與海平面接觸，藉由波浪起伏產生位移，該浮體2係呈一中空環狀結構，該浮體2中空處可容置一發電模組(圖中未示)；一主體3，用以容置機械能傳動機構，該主體3內至少設置有一油壓桿31及油壓缸32，油壓桿31可於油壓缸32中做伸縮動作，而該油壓缸32連接固定於一固定端33上，該油壓缸32與固定端33之連接處設置有一萬向軸承321；一滑動面4，設置於主體3中，並可於主體3中做伸縮動作，藉由一連動部21與該浮體2相連接，該連動部21與油壓桿311相連接，且該連動部21與油壓桿311之連接處設置有一萬向軸承311，該滑動面4外緣設置有至少二滑動部41，該滑動部41內部設置有一線性軸承(圖中未示)，該線性軸承之種類係為滾珠式、銅襯滑動式、自潤式、給油式之其中一者，該主體3與滑動面4之接觸面設置有一防水結構34，該防水結構34即為一油封材質所構成；至少二滑桿5，設置於主體3中，用以對應穿置於該滑動面4之滑動部41中，使該滑動面4可於滑桿5上做移動，該些滑桿5之上、下端更係設置有一緩衝體51(如圖六所示)。

圖四B係為本發明具線性滑動之波浪發電機的另一實施例圖，與圖四A的差異在於油壓缸32與油壓桿311係為反向，意即為油壓缸32設置於油壓桿311的上方，本實施亦可提供良好吸收波浪應力的結構，無論該油壓缸32設置於油壓桿311的上方或為下方，皆為本發明的保護範圍，故與圖四A一併提出做為另一實施例。

請參閱圖五所示，係為圖四受側向應力之結構示意圖，於油壓桿31外側多設計一滑動面4，所有側向分力都會透過滑動部41傳遞至滑桿5再傳到滑動面4中，故當有側向力時，則僅對滑動面4產生負載，不會影響到油壓系統(包括油壓桿31及油壓缸32)。其中內部的油壓桿31及油壓缸32兩端需使用萬向軸承(311、321)聯結，如此除了方便安裝外，二萬向軸承(311、321)聯接處在受應力彎曲的狀態下仍然為一直線，不會對油壓桿31及油壓缸32產生撓曲受力。在滑動面4有不同撓曲的狀態下，皆不會有其他方向的分力作用油壓桿31及油壓缸32上，因油壓桿31及油壓缸32只會受單一方向的力量(即相對運動方向heave)。當其他分力產生時，皆透過滑動面4傳遞至數個滑動部41上，再分散於滑桿5上，如此一來，可藉由滑桿5上數量增加及材料強度的提升來達到結構強化的目的，而油壓桿31及油壓缸32不必考慮結構上的負荷，因此選擇空間大幅提高，且由於油壓桿31及油壓缸32被滑動面4及主體3所保護，不受海水侵蝕，壽命也可增加。

請參閱圖六所示，係為圖四之油壓桿與油壓缸之下死點結構示意圖，為了防止油壓桿31及油壓缸32在過行程的狀態下(海浪波長過大時)，到達行程上、下死點時會產生的碰撞，所以在設計上，會在滑桿5的上、下死點兩端，裝設一緩衝體51。因為若海浪波高大於油壓桿31及油壓缸32的行程時，皆會直接對油壓缸32缸體產生碰撞，造成損壞。因此，該緩衝體51可保護在上、下死點的主體3結構不受強烈撞擊，並在必要時可以跟主體3一起連動。

請參閱圖七A、B所示，係為本發明具線性滑動之波浪發電機的上、下死點的側視外觀結構示意圖，在改良後的結構上，可以看出滑動面4比傳統設計的表面積大上許多，油壓桿31更不會外露於主體3，故不會受到海水的侵蝕，大幅增加了油壓系統的使用壽命及運用彈性。而在外側滑動面4上與主體4則會裝置防水結構來增加密合度，防止海水由滑動面4滲透入主體3內，適當的防水結構及線性軸承選用，可使滑動保持在低摩擦高效率的型態。

綜上所述，本發明之結構特徵及各實施例皆已詳細揭示，而可充分顯示出本發明案在目的及功效上均深賦實施之進步性，極具產業之利用價值，且為目前市面上前所未見之運用，依專利法之精神所述，本發明案完全符合發明專利之要件。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以之限定本發明所實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請　貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

11、2．．．浮體

12、3．．．主體

13、21．．．連動部

14、31．．．油壓桿

15、32．．．油壓缸

311、321．．．萬向軸承

33．．．固定端

34．．．防水結構

4．．．滑動面

41．．．滑動部

5．．．滑桿

51．．．緩衝體

6．．．波浪

圖一A、B係為習知波浪發電機的結構示意圖；

圖二、三係為習知波浪發電機的結構示意圖；

圖四A係為本發明具線性滑動之波浪發電機的剖面側視結構示意圖；

圖四B係為本發明具線性滑動之波浪發電機的另一實施例圖；

圖五係為圖四受側向應力之結構示意圖；

圖六係為圖四之油壓桿與油壓缸之下死點結構示意圖；

圖七A、B係為本發明具線性滑動之波浪發電機的上、下死點的側視外觀結構示意圖。

2．．．浮體

21．．．連動部

3．．．主體

31．．．油壓桿

32．．．油壓缸

311、321．．．萬向軸承

33．．．固定端

34．．．防水結構

4．．．滑動面

41．．．滑動部

5．．．滑桿

Claims (9)

1. 一種具線性滑動之波浪發電機結構，係放置於一海平面上，其係包括有：一浮體，與海平面接觸，藉由波浪起伏產生位移；一主體，用以容置機械能傳動機構，該主體內至少設置有一油壓桿及油壓缸，油壓桿可於油壓缸中做伸縮動作，而該油壓缸連接固定於一固定端上；一滑動面，設置於主體中，並可於主體中做伸縮動作，藉由一連動部與該浮體相連接，且該連動部與油壓桿相連接，該滑動面外緣設置有至少二滑動部；以及至少二滑桿，設置於主體中，用以對應穿置於該滑動面之滑動部中，使該滑動面可於滑桿上做移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具線性滑動之波浪發電機結構，其中該浮體係呈一中空環狀結構。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具線性滑動之波浪發電機結構，其中該浮體中空處可容置一發電模組。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具線性滑動之波浪發電機結構，其中該主體與滑動面之接觸面設置有一防水結構，該防水結構即為一油封材質所構成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具線性滑動之波浪發電機結構，其中該滑動面之滑動部內部設置有一線性軸承。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具線性滑動之波浪發電機結構，其中該線性軸承之種類係為滾珠式、銅襯滑動式、自潤式、給油式之其中一者。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具線性滑動之波浪發電機結構，其中該連動部與油壓桿之連接處設置有一萬向軸承。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具線性滑動之波浪發電機結構，其中該油壓缸與固定端之連接處設置有一萬向軸承。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具線性滑動之波浪發電機結構，其中該些滑桿之上、下端更係設置有一緩衝體。