TWI468586B

TWI468586B - 水力發電裝置

Info

Publication number: TWI468586B
Application number: TW101111074A
Authority: TW
Inventors: Chang Hsien Tai; Fang Bin Zhan; Jr Ming Miao
Original assignee: Univ Nat Pingtung Sci & Tech
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2015-01-11
Also published as: TW201339416A

Description

水力發電裝置

本發明係關於一種發電裝置，特別是一種設置於水中並利用水流發電之水力發電裝置。

請參閱第1圖，係中華民國公告第M366607號「川流式水力發電裝置」專利案所揭示之習知水力發電裝置9，該水力發電裝置9可設置於河川等水域中，該水力發電裝置9係包含一浮筒91、一發電機92、一罩體93、一葉輪94及一傳動環帶95。

該浮筒91以其浮力漂浮於水面上；該發電機92具有一轉軸921並設於該浮筒91之頂面；該罩體93為中空殼體，係由其兩端向中央漸縮內徑以使兩端呈擴口狀，該罩體93一側連接於該浮筒91之底面；該葉輪94具有輪軸941及複數葉片942並設於該罩體93內；該傳動環帶95環套於該輪軸941及該轉軸921，以傳動該葉輪94及該發電機92。藉此，當水流流經該葉輪94之葉片942而帶動該輪軸941旋轉時，經由該傳動環帶95之傳動，可帶動該發電機92之轉軸921旋轉，進而產生電能。

其中，該罩體93於水流進入之一端另設有一保護網96，以防止外物(例如水中生物或垃圾等雜物)隨水流進入該罩體93中而撞擊該葉輪94；惟，該保護網96之設置方向係正交於水流方向，使得由該保護網96所攔阻下來的外物，特別是無生命的雜物，容易維持貼附於該保護網96而阻擋水流進入該罩體93內部，以致降低該習知水力發電裝置9之發電效率。若欲維持良好的發電效率，則需定時派員檢查並清理貼附於該保護網96上的雜物，因此該水力發電裝置9不僅使用上十分不便，費時費力的清潔程序，更是額外地增加了水力發電的成本。

本發明之主要目的係提供一種水力發電裝置，係可利用水流自動清潔濾件，使該濾件表面不貼附雜物以維持發電效率者。

為達到前述目的，本發明所運用之技術內容包含有：一種水力發電裝置，係包含：一殼罩，內部設有一流道及一濾件，該流道之二端分別形成一入口端及一出口端，且該入口端及出口端之間設有一縮徑部，該流道由該入口端及出口端向該縮徑部漸縮內徑，該殼罩對應於該入口端處形成一斜面，且該殼罩底部對應於該入口端至出口端之最短長度大於該殼罩頂部對應於該入口端至出口端之最短長度，該濾件結合於該斜面並封閉該入口端；及偶數個水力渦輪機，分別包含一傳動組件及一槳葉組，該槳葉組連接於該傳動組件之一端；各該水力渦輪機呈並排設置於該流道中，且相鄰之水力渦輪機的槳葉組受驅動時的轉向相反，並透過水流驅動而產生電能。

本發明之水力發電裝置，其中，還可以將複數個水力發電裝置串接設置，各該水力發電裝置之殼罩並排相接。

一種水力發電裝置，係包含：一殼罩，內部設有一流道及一濾件，該流道之二端分別形成一入口端及一出口端，且該入口端及出口端之間設有一縮徑部，該流道由該入口端及出口端向該縮徑部漸縮內徑，該殼罩對應於該入口端處形成一斜面，且該殼罩底部對應於該入口端至出口端之最短長度大於該殼罩頂部對應於該入口端至出口端之最短長度，該濾件結合於該斜面並封閉該入口端；及一水力渦輪機，包含一傳動組件及一槳葉組，該槳葉組連接於該傳動組件之一端，且設於該流道中，以透過水流驅動而產生電能；，其中，可以將偶數個水力發電裝置串接設置，各該水力發電裝置之殼罩並排相接，且相鄰之水力渦輪機的槳葉組受驅動時的轉向相反。

本發明之水力發電裝置，其中，該水力渦輪機較佳位於該流道之縮徑部。

本發明之水力發電裝置，其中，該殼罩之外周壁可以於對應該出口端處設有呈放射外擴狀之一斜錐部。

本發明之水力發電裝置，其中，該斜面與該殼罩底部之夾角較佳為45度。

本發明之水力發電裝置，其中，該殼罩可以設有一固定架，該固定架定位設置於該流道之周壁，以供架設該水力渦輪機。

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：請參閱第2圖，其係本發明之第一實施例，在本實施例中，該水力發電裝置包含一殼罩1及一水力渦輪機2，該水力渦輪機2設於該殼罩1中；該水力發電裝置可設置於河川等水域中，並透過水流驅使該水力渦輪機2作動以產生電能。

請配合參閱第3圖，該殼罩1內部設有一流道11，該流道11貫通該殼罩1相對之兩端以供液體流通，該流道11之一端形成一入口端111以導入液體，另一端則形成一出口端112以排出液體；該流道11之入口端111及出口端112之間設有一縮徑部113，使該流道11分別由該入口端111及出口端112向該縮徑部113漸縮內徑，令該入口端111及出口端112呈擴口狀，且該縮徑部113形成該流道11之最小徑向截面積處，以改變該流道11中的水流壓力。該殼罩1之外周壁，則可以在對應該流道11之出口端112處設一斜錐部12，該斜錐部12以該流道11之軸心向外呈放射外擴狀。此外，該殼罩1底部對應於該流道11之入口端111至出口端112之最短長度L1，大於該殼罩1頂部對應於該流道11之入口端111至出口端112之最短長度L2，使該殼罩1對應於該流道11之入口端111處可形成一斜面13；該斜面13與該殼罩1底部之夾角不限，而較佳可選為45度。

該殼罩1還可以設有一濾件14及一固定架15，該濾件14可以為濾網或是具有複數個孔洞之板片，該濾件14結合於該斜面13並封閉該流道11之入口端111，用以阻擋水中雜物進入至該流道11中。該固定架15定位設置於該流道11之周壁，以供架設該水力渦輪機2，且較佳可以使該水力渦輪機2位於該流道11之縮徑部113。

該水力渦輪機2包含一傳動組件21及一槳葉組22，該槳葉組22連接於該傳動組件21之一端，該槳葉組22可由水流推動以轉動該傳動組件21，使該水力渦輪機2得以進行發電程序。

請參閱第4圖，當該水力發電裝置被錨定於河川等水域中之預設位置時，可使該流道11之入口端111與水流方向相對，令水流可穿過該濾件14而進入至該流道11中，以帶動該水力渦輪機2之槳葉組22旋轉，及使該傳動組件21轉動並發電。其中，藉由該流道11呈擴口狀之入口端111及出口端112，使水流進入該流道11內徑漸縮之區域(即該入口端111至縮徑部113之間)時能加快流速，以增加作用在該槳葉組22上的動能與壓力；相對地，在水流流至該流道11內徑漸擴之區域(即該縮徑部113至出口端112之間)時，則可減緩流速並降低該槳葉組22背部之壓力。如此，即可藉由該槳葉組22前、後方維持明顯的壓力差，使該傳動組件21產生較大的扭力與輸出功率，從而提升該水力發電裝置之發電效率。

另一方面，流動於該殼罩1外周壁之水流，則可以在流至該斜錐部12時，順著該斜錐部12之導引而呈放射狀地擴散，以對從該流道11之出口端112流出的水流造成牽引作用，據以更進一步地提升該流道11中之水流順暢度。此外，藉由河床發展流「愈靠近河床底部處之水流速度愈慢」的特性，配合該殼罩1之斜面13，使水流於該斜面13 處可產生流向該殼罩1頂部之分流；如此一來，被該濾件14阻擋下來的雜物，可自動地沿該斜面13被向上捲帶離開，而不會貼附於該濾件14表面，故能有效避免降低水流進入該流道11之流量，從而得以維持良好的發電效率。

請參閱第5圖，其係本發明之第二實施例，本發明之第二實施例大致上同於第一實施例，其主要差異在於第二實施例係將二殼罩1並排相接，各該殼罩1中水力渦輪機2之數量為單一個，並透過改變該二槳葉組22之葉片形態，使該二殼罩1中的水力渦輪機2之槳葉組22受驅動時能以相反的轉向旋轉；亦即，當其中一槳葉組22被水流帶動旋轉時係呈順時針旋轉，則另一槳葉組22之轉向則須為逆時針旋轉。

據此，該二殼罩1中的槳葉組22轉動時所產生之反扭矩可相互抵銷，以減緩該水力發電裝置進行發電作業時所產生的晃動，使該水力發電裝置之結構穩定度得以提升，能有效降低各構件之間的結合鬆脫，及減少各構件產生疲勞破壞的情況，據以延長該水力發電裝置之使用壽命。

或者，也可以在同一殼罩1中設置偶數個並排而軸向平行之水力渦輪機2，並使相鄰之水力渦輪機2的槳葉組22受驅動時的轉向相反，亦可達到前述功效，係熟悉該技術領域者可以理解。

請參閱第6圖，本發明應用實施時，還可以並排串接複數個水力發電裝置，以匯集各該水力發電裝置所產生之電能，而提供更大的供電量。其中，當各殼罩1中僅具有單一水力渦輪機2時，並排串接之水力發電裝置較佳設有偶數個，各該水力發電裝置之殼罩1並排相接，且相鄰之水力渦輪機2的槳葉組22(見第3圖)受驅動時的轉向相反；當各殼罩1中設有偶數個並排之水力渦輪機2時，並排串接之水力發電裝置的數量則可以為任意。

綜上所述，本發明之水力發電裝置，係可利用水流自動清潔濾件，使該濾件表面不貼附雜物，具有維持發電效率之功效。

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‧‧‧殼罩

11‧‧‧流道

111‧‧‧入口端

112‧‧‧出口端

113‧‧‧縮徑部

12‧‧‧斜錐部

13‧‧‧斜面

14‧‧‧濾件

15‧‧‧固定架

2‧‧‧水力渦輪機

21‧‧‧傳動組件

22‧‧‧槳葉組

L1‧‧‧最短長度

L2‧‧‧最短長度

〔習知〕

9‧‧‧水力發電裝置

91‧‧‧浮筒

92‧‧‧發電機

921‧‧‧轉軸

93‧‧‧罩體

94‧‧‧葉輪

941‧‧‧輪軸

942‧‧‧葉片

95‧‧‧傳動環帶

96‧‧‧保護網

第1圖：習知水力發電裝置之結構示意圖。

第2圖：本發明第一實施例之立體結構示意圖。

第3圖：本發明第一實施例之側視結構示意圖。

第4圖：本發明第一實施例之實施示意圖。

第5圖：本發明第二實施例之結構示意圖。

第6圖：本發明串接設置之示意圖。

1．．．殼罩

11．．．流道

111．．．入口端

112．．．出口端

113．．．縮徑部

12．．．斜錐部

13．．．斜面

14．．．濾件

15．．．固定架

2．．．水力渦輪機

21．．．傳動組件

22．．．槳葉組

L1．．．最短長度

L2．．．最短長度

Claims

一種水力發電裝置，係包含：一殼罩，內部設有一流道及一濾件，該流道之二端分別形成一入口端及一出口端，且該入口端及出口端之間設有一縮徑部，該流道由該入口端及出口端向該縮徑部漸縮內徑，該殼罩對應於該入口端處形成一斜面，且該殼罩底部對應於該入口端至出口端之最短長度大於該殼罩頂部對應於該入口端至出口端之最短長度，該濾件結合於該斜面並封閉該入口端；及偶數個水力渦輪機，分別包含一傳動組件及一槳葉組，該槳葉組連接於該傳動組件之一端；各該水力渦輪機呈並排設置於該流道中，且相鄰之水力渦輪機的槳葉組受驅動時的轉向相反，並透過水流驅動而產生電能。
如申請專利範圍第1項所述之水力發電裝置，其中，複數個水力發電裝置串接設置，各該水力發電裝置之殼罩並排相接。
一種水力發電裝置，係包含：一殼罩，內部設有一流道及一濾件，該流道之二端分別形成一入口端及一出口端，且該入口端及出口端之間設有一縮徑部，該流道由該入口端及出口端向該縮徑部漸縮內徑，該殼罩對應於該入口端處形成一斜面，且該殼罩底部對應於該入口端至出口端之最短長度大於該殼罩頂部對應於該入口端至出口端之最短長度，該濾件結合於該斜面並封閉該入口端；及一水力渦輪機，包含一傳動組件及一槳葉組，該槳葉組連接於該傳動組件之一端，且設於該流道中，以透過水流驅動而產生電能；其中，偶數個水力發電裝置串接設置，各該水力發電裝置之殼罩並排相接，且相鄰之水力渦輪機的槳葉組受驅動時的轉向相反。
如申請專利範圍第1、2或3項所述之水力發電裝置，其中，該水力渦輪機位於該流道之縮徑部。
如申請專利範圍第1、2或3項所述之水力發電裝置，其中，該殼罩之外周壁於對應該出口端處設有呈放射外擴狀之一斜錐部。
如申請專利範圍第1、2或3項所述之水力發電裝置，其中，該斜面與該殼罩底部之夾角為45度。
如申請專利範圍第1、2或3項所述之水力發電裝置，其中，該殼罩設有一固定架，該固定架定位設置於該流道之周壁，以供架設該水力渦輪機。