TWI518242B - Power generation system - Google Patents

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TWI518242B TW100145574A TW100145574A TWI518242B TW I518242 B TWI518242 B TW I518242B TW 100145574 A TW100145574 A TW 100145574A TW 100145574 A TW100145574 A TW 100145574A TW I518242 B TWI518242 B TW I518242B
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Description

發電系統
本發明屬發電技術領域，特別係指一種可安裝在水下深處之高水層處，以產生免費高壓空氣來發電的系統，本發明不會對環境帶來任何有害物質且係一種極具經濟效益的綠色電能。
一立方公尺容積的水相當於一公噸重，因此壓力也很大，要它產生能量，只有從高處往下流到低處的水能提供能量，如水力發電，但是每次都會失去高度(水位)。然而，當水一流到低處時，因為無法再流回到高處，所以也無法再予利用，不是再生能源，實為一大遺憾。
本發明提供一種使水往上流，以致產生免費高壓空氣的系統。該系統是利用水壓來壓縮空氣的體積，據以將能量暫時儲存於水壓中。隨後會將壓縮空氣注入一個低壓環境，使其復原到原始未壓縮狀態。這種復原本來就會釋放壓縮的能，並可予以利用來轉動發電機或安裝在發電機轉軸上的推進器，據以提供電力輸出。所釋放的能亦可用以供滅火的高壓水流，尤其是高樓層建物的火災，及其他應用得到功能的作業。因此，本發明不會對環境帶來任何有害物質，且係一種極具經濟效益的綠色電能。
由於水壓的計算方式是質量乘以重力加速度再乘以高度(即水的深度)，另因質量、重量與加速度是常數，所以水壓僅取決於水深，由其決定系統的能力。於是，為能獲得最大的發電能力，一般必須將本發明的系統架設在水下幾百公尺深處。然而，因為工作人員無法在水下這麼深的地方存活及工作，本案申請人已將水壓上移，亦即將壓力發射器安裝到工作人員頭頂上方之高水層的樓板上。共有若干壓力發射器圍繞住一支中央操作管。各該壓力發射器均以一次水，一次高壓空氣，再一次水及一次高壓空氣，亦即如同有許多層的方式運作。再者，這許多壓力發射器係依序交替注入高壓空氣，以便讓連接到發電機的渦輪轉動而產生電力，另外也可直接用於提供輸送滅火水源的高壓，以便進行高樓滅火，及其他應用得到功能的作業。
為達成本發明前述目的之技術手段，茲列舉一實施例，並配合圖式說明如後，貴審查委員可由之對本發明之特徵及所達成之功效，獲致更佳之瞭解。
本發明提供一種發電系統，其包括：將若干壓力發射器(2)設於深水處；對壓力發射器(2)內的壓縮室(15)提供初始的預定空氣量；將高壓水從所述深水處輸入到壓縮室(15)內，將其內空氣壓縮成高壓壓縮空氣；將高壓壓縮空氣注入一設有渦輪(11)的膨脹室，以便利用該膨脹室內之壓縮空氣所釋出的能來推轉渦輪(11)，隨之帶動一發電機(21)產生電力；導引與水混合的所述壓縮空氣而隨長管(10)上升到深水的水面，與水混合的所述壓縮空氣可用於各式各樣的應用用途，包括消防和儲水塔與下方儲水池之間的回流，及在水流過一渦輪(11)時產生電力。
本發明包括有在所述各壓力發射器(2)底部設一可讓高壓水從深水處輸入到壓縮室(15)的進水口(16)，以便在該壓縮室(15)內對預定的初始空氣量進行壓縮而產生壓縮空氣與水的混合物，和將該混合物從壓縮室(15)輸入到膨脹室內。
本發明前所述壓縮室(15)係設於一可經操作而將高壓水輸入到壓縮室(15)內的下活塞(3)，及一可經操作而將與水混合的所述壓縮空氣注入膨脹室內的上活塞(19)之間。
本發明所述之壓力發射器(2)設有一排水口，一進水口(16)，及一進氣口，全都在該壓力發射器(2)的壓縮室(15)，與一位於水面下方的操作室二者之間相通。
本發明所述若干壓力發射器(2)係設成圍繞膨脹室，並可經操作而依序將壓縮空氣與水的混合物注入膨脹室，以便推轉渦輪(11)。
本發明包括若干發電機(21)，該等發電機(21)設有若干壓力發射器(2)，該等壓力發射器(2)則圍繞若干個別的膨脹室，且各該膨脹室共推一渦輪(11)。
本發明高水壓係由海底、湖底與井底等水底轉移到工作人員所在地面建物內，克服海底、湖底與井底工作人員的不便與困難。
本發明包括在所述膨脹室上方設一毛細管，以便將壓縮空氣與水的混合物傳輸到高樓層救火。
本發明包括使發電水壩下方的水回流到水壩上方。
本發明包括將所述系統設於船隻內，因而對該船隻提供推進力。
本發明特徵在於運用高壓水來壓縮空氣，據以提供高壓空氣。
本發明所述高壓包括來自其它流體的壓力。
本發明所述壓力發射器(2)是由，例如，在水下高水層下方隔室中的一控制室內所設的電腦，利用電力來控制其運作。該電腦可調節二個止回閥及三個開關口，因而在壓力發射器內產生交替的低及高壓環境，以致提供免費高壓的壓縮空氣。更重要的是，只需低電力就可使電馬達運作而開始排水及讓水回流到系統內。
電腦會自動依序執行壓力發射器(2)的下列各運作步驟：
1.　關閉上和下活塞以及三個開關口；
2.　打開壓力發射器底部的排水口，並打開上及下活塞，使水流入壓力發射器，讓水溢出上面活塞(19)約5公尺的高度；
3.　關閉上及下活塞；
4.　打開排水口及進氣口，直到15公尺高的壓力發射器內充滿5公尺的水及10公尺的空氣為止；
5.　關閉排水口及進氣口，使壓縮室完全隔絕；
6.　打開進水口與下活塞，讓深處的高壓水流入壓縮室，將其內之空氣的體積壓縮縮小，因而變成高壓空氣；
7.　打開上活塞，注入高壓空氣及受壓水而使渦輪轉動，隨之帶動發電機產生電力。同組的若干壓力發射器會依序將高壓空氣注入中央的操作管，據以推動渦輪，隨後關去下活塞；
8.　打開抽水機，將排水池的水抽回到當時處於低壓環境的壓力發射器。因為壓力發射器所排出的水必須與高水層所需補充的水等量，以便能達成再生。
9.　再度關閉壓力發射器所有的活塞及進水與出水口，以完成步驟1到9；和
10.　重複進行壓力發射器的步驟1到9來發電。於是，依序運作所有的壓力發射器就可由系統提供綠色電能。
水(1)，儲存於高水層。
壓力發射器(2)，利用水壓來壓縮空氣，並將壓力儲存於空氣內。
壓力發射器下部活塞(3)。
油壓泵管道(4)，可將液壓油輸送到油壓泵，以便操控活塞上升和下降。
管道(5)，設於壓力發射器(2)與渦輪(11)之間的管道。
油壓泵(6)，用以操作活塞開啟或閉合壓縮室(15)上部活塞。
向下排水管(7)。
下部油壓泵(8)，用以操作下部活塞的開啟或閉合壓縮室(15)。
伸縮桿(9)。
長管(10)，由水底伸至水面的長管，使水與高壓空氣上升，引動水底高壓推轉渦輪(11)，因而帶動發電機(21)。
渦輪(11)，用以轉動旋轉主軸(12)，因而帶動發電機(21)。
旋轉主軸(12)。
強力止漏軸承(13)。
油壓管(14)。
壓力發射器壓縮室(15)，運用水的高壓而免費製出昂貴的壓縮空氣，以致隨後能釋放出其儲存的能量。
壓力發射器進水口(16)，用以將回流水供應到壓力發射器(2)內。
1.5大氣壓力(17)，高出壓縮室(15)內之壓力的1.5大氣壓力，據以增加壓縮室內(15)的流速。
毛細管結構(18)，如圖式中31，32或33所示的毛細管結構。
活塞(19)。
水管(20)，使水回流到壓力發射器(2)之壓縮室(15)的水管(20)。該水管(20)係由一電磁式開關機構操控，並可在壓縮空氣注入壓力發射器(2)之後，對膨脹室內由壓力發射器釋出到排水池的水，不費力地讓等量的水回流到壓縮室。
發電機(21)。
抽水機(22)。
低容量壓縮機(23)，用以增加空氣輸入到壓縮室(15)的速度。
空氣儲槽(24)。
旋轉軸支承軸承(25)。
抽水馬達(26)：每次在注入壓縮空氣前，都必須先將壓縮室內的水抽取出一部份，以便騰出空間給空氣。然而，被抽取出的水量須補回到壓力發射器內，以保持高水層的水量。
地面一樓地板(27)。
排水池(28)。
水平面(29)。
通天管(30)，用以釋放水壓及壓縮空氣的管件。管內附有毛細管特徵。因為壓縮空氣與水之混合物的密度比高水層的儲水輕，所以管內的水會上升。
毛細管喇叭口形膜片(31)。
毛細管結構(32)。
毛細管結構(33)。
第一圖係本發明之水下系統實施例的部份剖面正視圖，其中設有二座壓力發射器；
第二圖係設於壓力發射器下方，包括發電機、排水池、抽水機及空氣供應系統在內之地下設施的部份剖面透視圖；
第三圖係本發明發電機側整體正視圖；
第四圖係本發明發電機俯視平面圖，其中顯示出共有八座壓力發射器圍繞住通天管，以便注入高壓而使渦輪轉動；以及
第五圖所示者係沿著本發明之系統中用以將高壓水及空氣送到高處之毛細管各不同區段擷取的剖視圖。
(1)．．．水
(2)．．．壓力發射器
(3)．．．壓力發射器下部活塞
(4)．．．油壓泵管道
(5)．．．管道
(6)．．．油壓泵
(7)．．．向下排水管
(8)．．．下部油壓泵
(9)．．．伸縮桿
(10)．．．長管
(11)．．．渦輪
(12)．．．旋轉主軸
(13)．．．強力止漏軸承
(14)．．．油壓管
(15)．．．壓力發射器壓縮室
(16)．．．壓力發射器進水口
(17)．．．1.5大氣壓力
(18)．．．毛細管結構
(19)．．．活塞
(20)．．．水管

Claims (13)

  1. 一種發電方法，包括：垂直設置數個壓力發射器於深水處，包括其他液體，且每一個壓力發射器具有設置於內部的壓縮室；在該壓縮室之上半部注入一定數量之空氣；由深水處將高壓水輸入壓力發射器壓縮室底部，藉此，在所述壓縮室內的氣體會被高壓水高度壓縮，使該高壓壓縮空氣具一高壓能量，吸取能量，縮小體積；注入所述高壓壓縮空氣進入一膨脹室內，該膨脹室具有一渦輪，藉此，該高壓壓縮空氣膨脹回至一未壓縮狀態，並釋放高壓能量而轉動在膨脹室內的渦輪，該渦輪連結轉動一發電機，故可在第一階段中發電，該壓縮室在該高壓壓縮空氣被噴射至所述膨脹室之後，填充有進水；藉由抽水馬達將蓄水池中剩餘的部份流水抽出，和從該膨脹室輸入該被抽出之流水進入一向上延伸之水管，再將空氣填充至該壓縮室，藉此，由於水的密度差與在該細長水管中的空氣及在深水中的空氣混合，該進入的空氣會流經膨脹室，使該渦輪旋轉，並帶動該發電機運轉，進而在第二階段提供更進一步的電輸出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發電方法，包括，申請專利範圍第1項所述之重複步驟，去壓縮在壓縮室內的空氣量，以產生一後續的高壓壓縮空氣，及釋放所述後續與水混合之高壓壓縮空氣 至膨脹室，藉以轉動該渦輪旋轉，並且，轉動該發電機，用以產生電力。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發電方法，包括設有多個壓力射器，以相同方式開啟多個壓力發射器，藉以輪流旋轉該渦輪來轉動發電機，以便提供連續電力。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發電方法，其中，該壓力發射器被設置於深水處中，該深水處包括位於沙漠、山區的人造蓄水環境以及海洋、湖泊、井水中。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發電方法，包括，提供位於該水平面下方及排水池上方的操作室，藉以提供不受深水處高水壓影響的安全工作區域。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發電方法，包括，在水力發電大壩安裝該壓力發射器，大幅增加水力發電大壩的電功率輸出量，將流水由該壓力發射器排送至一位於該水力發電大壩較低水位的排水管。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發電方法，包括，在船舶上安裝該壓力發射器，藉以提供推進船舶的動力。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發電方法，包括，從水中獲得連續產生能量的操作，而不依賴外部能源。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之發電方法，包括，利用空氣作為吸收存在水中的能量，而後由膨脹室釋放能量，藉以增加提供連續且乾淨的能源輸出。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之發電方法，包括，將流水由該壓縮室經由一排水管排放至一水力發電大壩的低水位，藉以增加該水力發電大壩的水資源及能源輸出。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之發電方法，其中，位於深水處數個壓力發射器的壓縮室，所被輸入的地面空氣被水壓縮成高壓空氣，藉以旋轉該渦輪來轉動發電機，以便提供電力輸出。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之發電方法，在其內的空氣藉由一導管傳導從水面上方的被導入壓縮室，且該發電機的設備係為豎立在陸地上水中的人工體，藉以提供的電力於陸地上選定的站點。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之發電方法，在其內的流水重量及流體壓力被用於產生活塞的壓縮動作。
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