TWI428506B - 熱能發電裝置 - Google Patents

Description

熱能發電裝置

本發明係關於一種發電裝置，特別是一種可利用太陽熱能發電之熱能發電裝置。

隨工商業的發展與進步，全球對電力的需求量與日俱增，使得便宜、充足且無污染之太陽能開發受到了高度重視。太陽能之應用一般分為太陽光能及太陽熱能兩類，目前已存在有一種可使太陽熱能轉換成電能之太陽能塔9，其結構請參照第1圖所示。

該太陽能塔9係於地面上架設一通氣管91，該通氣管91設有橫向貫穿之一進氣口911，該進氣口911上方設有一集熱部912，且該通氣管91周邊設有數日光反射器92。該數日光反射器92可將日光集中，並反射於該通氣管91之集熱部912，使該集熱部912呈現高溫狀態，以提高該集熱部912內部之氣體溫度。又，該通氣管91內部於該集熱部912上方還設有一風力發電機93。

該太陽能塔9利用氣體之熱對流原理，以及藉由造成該通氣管91兩端明顯的溫差，使加熱後的氣體向上流動以驅使該風力發電機93進行發電作業，並引導該通氣管91外部的氣體，通過該進氣口911流入該通氣管91，於升溫後向上流動。同時，另配合該通氣管91頂部壓力小而底部壓力大之大氣壓力差，使流入該通氣管91中的氣體，在大氣壓力的推動下提高流速，沿著該通氣管91向上加速竄 升，進一步地提高該風力發電機93之發電效率。

惟，該太陽能塔9因無設置儲熱設備，因此在日落後，該太陽能塔9將因通氣管91兩端之溫差變小而使發電效率大幅下降，甚或停擺其發電作業。再者，即使是在白晝期間，由於該太陽能塔9之發電效率受溫差影響極大，因此若該數日光反射器92設置為固定的傾斜角度，則該太陽能塔9於一天當中，僅能於特定時段發揮最佳發電效率，在太陽斜照時，其發電效率則逐漸下降。若欲維持該數日光反射器92能隨太陽照射角度自動變化其傾斜角度，則需在各日光反射器92上額外裝設一追日系統，雖可提升該太陽能塔9之發電效率，但整體設備架設與維護之成本亦將大幅提升。

本發明之主要目的係提供一種熱能發電裝置，係可儲存太陽熱能而於日落後持續提供熱能以延長發電時間者。

本發明之次一目的係提供一種熱能發電裝置，係可加大通氣管兩端之溫差以提升發電效率者。

為達到前述目的，本發明所運用之技術內容包含有：一種熱能發電裝置，係包含：一通氣管，具有一進氣端及一出氣端，該通氣管之進氣端處設有一透光板；一發電組件，具有一扇輪、一發電機及一儲電元件，該扇輪設於該通氣管中，該扇輪連接該發電機之轉子，且該發電機與該儲電元件電性連接；及一儲熱體，鄰設於該通氣管之進氣端，該儲熱體具有一儲熱室以儲存太陽熱能，該儲熱 室形成有一開口，該開口設有一支撐座板以密封該儲熱室，且該支撐座板可透光；其中，該透光板與該支撐座板之間設有數分隔件，該透光板、數分隔件與支撐座板之間形成數進氣室，該數進氣室與該通氣管相連通。

本發明之熱能發電裝置，其中該儲熱體之儲熱室內周壁設有一熱能吸收膜。

本發明之熱能發電裝置，其中該儲熱體之儲熱室中填充有對紅外線具有較高吸收率特性之吸熱介質。

本發明之熱能發電裝置，其中該儲熱體之儲熱室中設有至少一吸熱件。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第2圖，其係揭示本發明熱能發電裝置較佳實施例之局部剖視立體分解圖，在本實施例當中，該熱能發電裝置係包含有一通氣管1、一發電組件2及一儲熱體3。該通氣管1具有一進氣端11及一出氣端12，該發電組件2係設置於該通氣管1中，該儲熱體3係設置於該通氣管1之進氣端11處。

在本實施例中，該通氣管1之進氣端11處可以設有一透光板13，該透光板13可以是由玻璃纖維強化塑膠所製成，該透光板13具有太陽透射比高、導熱係數小及耐衝擊等特性，令太陽熱能可穿透並向下傳遞；該通氣管1較佳 也可透光以避免遮擋陽光。該透光板13下方設有一可透光之支撐座板14，該支撐座板14之材質可同於該透光板13，由玻璃纖維強化塑膠所製成。該透光板13與支撐座板14之間設有數分隔件15，使該透光板13、數分隔件15與支撐座板14之間形成數進氣室16(請參照第3圖)，該數進氣室16與該通氣管1相連通，使氣流可以從該數進氣室16流入，通過該通氣管1之進氣端11並流向該出氣端12。

其中，該數分隔件15亦可由玻璃纖維強化塑膠所製成，使陽光不會被遮擋而可均勻地照向該支撐座板14。又，各分隔件15之徑向截面可以呈弧形狀，且該數分隔件15係朝同一環形方向環狀排列於該支撐座板14上；該通氣管1較佳設置於環狀排列之該數分隔件15之圓心位置。此外，該透光板13外緣還可以呈向上微彎態樣，使該數進氣室16由外緣向中心呈喇叭狀漸縮態樣。

該發電組件2可以是任何可將熱能轉換成電能之裝置；在本實施例中，該發電組件2為一風力發電裝置，該發電組件2具有一扇輪21、一發電機22及一儲電元件23，該扇輪21及發電機22均設於該通氣管1內，該扇輪21連接該發電機22之轉子，且該發電機22與該儲電元件23電性連接，使該發電機22產生之電力可儲存於該儲電元件23。

該儲熱體3鄰設於該通氣管1之進氣端11，並可埋設於地面下方，該儲熱體3具有一儲熱室31並形成有一開口32，該支撐座板14係設置並遮蓋於該開口32以密封該儲熱體3。該儲熱體3可儲存穿透該支撐座板14並傳遞至該 儲熱室31之太陽熱能，而提高該儲熱室31中的氣體溫度；若欲進一步提升該儲熱室31之儲熱效果，可以在該儲熱體3之儲熱室31內周壁設有一熱能吸收膜33及至少一吸熱件34，且該儲熱室31中還可以填充有吸熱介質35。在本實施例中，該熱能吸收膜33可以為銅或鎢鋼等金屬製之吸熱板，且該熱能吸收膜33較佳為深色材質製成或者表面塗佈為深色，該吸熱件34可以為比熱係數較低之金屬，該吸熱介質35則可以是氧化氮等對紅外線具有較高吸收率特性之氣體。

請參照第3圖，該儲熱體3可於白晝時儲存太陽熱能，以提高該儲熱室31中的氣體溫度，從而對該通氣管1之進氣端11處提供熱能，使進入該通氣管1之進氣端11處的氣流升溫，令該通氣管1兩端之溫差變大而使該通氣管1中之氣體對流更加旺盛，以提升該發電組件2之發電效率，並於日落後持續提供熱能，維持該通氣管1兩端之溫差以達到發電不中斷之效果。

在本實施例中，無論太陽從任何角度照射，陽光都可穿透該透光板13、數分隔件15及支撐座板14，將熱能均勻且快速地傳遞至該儲熱體3之儲熱室31中，並藉由該熱能吸收膜33及吸熱件34，使該儲熱室31中的吸熱介質35快速升溫，令該儲熱體3呈現高溫狀態。

再者，當陽光照射在該儲熱體3之熱能吸收膜33的深色表面時，該熱能吸收膜33會吸收陽光並轉變成紅外線輻射熱，且該紅外線輻射熱無法穿過透明材質之支撐座板14，所以該紅外線輻射熱可以被保存在該儲熱體3之儲熱 室31中，以維持該儲熱體3能長時間維持高溫狀態。

故，該通氣管1可透過高溫的儲熱體3，使從側向進入各進氣室16之氣體升溫，加大該通氣管1兩端氣體之溫差，使氣體對流更旺盛，進而加快氣體通過該發電組件2之扇輪21的速度，使風力發電效率提高；同時，藉由該數進氣室16從外緣向中心呈喇叭狀漸縮態樣之設計，能進一步地將氣體集中並增加進氣量，使氣體加速流向中央，而向上流入該通氣管1中。

請配合參照第4圖，在本實施例中，本發明之熱能發電裝置還可以藉由各分隔件15係以該通氣管1為圓心，呈朝同一環形方向排列之設置，使流入該通氣管1中的氣體可呈螺旋狀上升，可幫助該發電組件2之扇輪21轉動，從而更進一步地提高該扇輪21之轉速，達到提升該發電組件2發電效率之功效。

又，日落後，在白天吸取大量太陽熱能而呈現高溫狀態之儲熱體3，可持續對該通氣管1提供熱能，使從側向進入各進氣室16之氣體升溫，使該通氣管1兩端氣體仍存在有明顯的溫差，而維持氣體快速地發生對流，使該發電組件2可持續作業，產生電力並儲存於該儲電元件23。

在日夜溫差不甚大之地區，本發明之熱能發電裝置可維持整夜持續發電不間斷，能大幅提升發電效率；即使是日夜溫差較大之地區，該熱能發電裝置亦能在日落後持續發電作業一段時間，惟其發電效率將隨該儲熱體3的溫度下降而逐漸降低，直至該儲熱體3無法再對該通氣管1底部處之氣體加熱，使該通氣管1兩端之溫差變小而降低熱 對流效應為止，但相較於習知之太陽能塔9，本發明之熱能發電裝置仍可達到延長該發電組件2作業時間之功效，進而提升整體熱能發電裝置之發電效率。

本發明之熱能發電裝置，可於有日照時將太陽熱能蓄積於儲熱體3，以於日落後持續對通氣管1提供熱能，維持通氣管1兩端氣體快速對流，使發電組件2可持續作業以延長發電時間。

本發明之熱能發電裝置，可藉由高溫的儲熱體3，對該通氣管1底部處之氣體加熱，加大通氣管1兩端的溫差，使氣體熱對流旺盛以提升發電效率。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

〔本發明〕

1‧‧‧通氣管

11‧‧‧進氣端

12‧‧‧出氣端

13‧‧‧透光板

14‧‧‧支撐座板

15‧‧‧分隔件

16‧‧‧進氣室

2‧‧‧發電組件

21‧‧‧扇輪

22‧‧‧發電機

23‧‧‧儲電元件

3‧‧‧儲熱體

31‧‧‧儲熱室

32‧‧‧開口

33‧‧‧熱能吸收膜

34‧‧‧吸熱件

35‧‧‧吸熱介質

〔習知〕

9‧‧‧太陽能塔

91‧‧‧通氣管

911‧‧‧進氣口

92‧‧‧日光反射器

93‧‧‧風力發電機

第1圖：一種習知太陽能塔之剖視示意圖。

第2圖：本發明較佳實施例之局部剖視立體分解圖。

第3圖：本發明較佳實施例之實施示意剖視圖。

第4圖：第3圖4-4剖線之俯視圖。

1．．．通氣管

11．．．進氣端

12．．．出氣端

13．．．透光板

14．．．支撐座板

15．．．分隔件

2．．．發電組件

21．．．扇輪

22．．．發電機

23．．．儲電元件

3．．．儲熱體

31．．．儲熱室

32．．．開口

33．．．熱能吸收膜

34．．．吸熱件

35．．．吸熱介質

Claims (7)

1. 一種熱能發電裝置，係包含：一通氣管，具有一進氣端及一出氣端，該通氣管之進氣端處設有一透光板；一發電組件，具有一扇輪、一發電機及一儲電元件，該扇輪設於該通氣管中，該扇輪連接該發電機之轉子，且該發電機與該儲電元件電性連接；及一儲熱體，鄰設於該通氣管之進氣端，該儲熱體具有一儲熱室以儲存太陽熱能，該儲熱室形成有一開口，該開口設有一支撐座板以密封該儲熱室，且該支撐座板可透光；其中，該透光板與該支撐座板之間設有數分隔件，該透光板、數分隔件與支撐座板之間形成數進氣室，該數進氣室與該通氣管相連通。
2. 依申請專利範圍第1項所述之熱能發電裝置，其中，該儲熱體之儲熱室內周壁設有一熱能吸收膜。
3. 依申請專利範圍第1項所述之熱能發電裝置，其中，該儲熱體之儲熱室中填充有對紅外線具有較高吸收率特性之吸熱介質。
4. 依申請專利範圍第1項所述之熱能發電裝置，其中，該儲熱體之儲熱室中設有至少一吸熱件。
5. 依申請專利範圍第1項所述之熱能發電裝置，其中，該數分隔件係環狀排列於該支撐座板上。
6. 依申請專利範圍第1項所述之熱能發電裝置，其中，該 數分隔件之徑向截面係呈弧形狀。
7. 依申請專利範圍第1項所述之熱能發電裝置，其中，該透光板外緣係呈向上微彎態樣，使該數進氣室由外緣向中心呈喇叭狀漸縮態樣。