TWI567269B - 水力發電裝置 - Google Patents

Description

水力發電裝置

    本發明係有關於一種水力發電裝置，尤指一種可使水道於發生損壞水車處局部停止水流通過，以在維持正常發電效率下，安全且便利地對發生損壞水車或發電機進行維修之水力發電裝置。

    按，由於地球能源有限，石油等石化能源逐漸短缺，人類隨時可能面臨無石油可用之日，因此，世界各國無不積極發展替代能源，才能避免能源危機發生，特別是仰賴能源靠進口的台灣，更需要提高自有能源比率，避免因石油、煤及天然氣等石化能源短缺，對經濟造成巨大波動，且石化能源於燃燒時係會產生二氧化碳，對環境造成損害，故水力、風力及太陽能等潔淨零污染能源已成為現今各國所推廣之替代能源；然，風力發電係有地域性限制，需尋找空曠且風力強大的區域，且風力的來源缺乏穩定性，不易集中使用，故發電效率較低，另太陽能雖不受地域限制，但其能流密度低，需要廣闊面積才能收集到足夠使用的能量，且太陽能強度會受到晝夜、季節、地點及氣候等因素影響，並時常受到雲層掩蔽，不能維持常量，以致大幅限制了太陽能的集收與使用效率。

    而台灣為海島型國家，水量豐沛，非常適合發展水力發電，現有水力發電裝置通常設有具高、低位差之水道，並於水道架設有複數水車，當水流動時即會帶動水車轉動，而產生機械能，再將水車連接發電機，便能帶動發電機轉動，而將機械能轉換為電能，然，於實際使用時，該複數多個水車及與相接之發電機，難免會發生損壞而須進行維修，當欲對其一水車或與相接之發電機維修時，為避免該發生損壞處之水車仍有水流通過，而造成維修的困難與危險性，現有維修方式即是停止整個水力發電裝置的運作，以於將其一水車或與相接之發電機修復後，才再啟動水力發電裝置作動，而僅為維修某部分水車或發電機，便停止整個水力發電裝置的做法，係會大幅影響到該水力發電裝置的發電效率，同時，當每一水車或發電機損壞，即須將水力發電裝置關閉後再重新啟動，於此頻繁的關閉、啟動下，更易對整體水力發電裝置造成嚴重損害。

    緣是，本發明人有鑑於現有水力發電裝置於實施使用上有上述諸多缺失，乃藉其多年於相關領域的製造及設計經驗和知識的輔佐，並經多方巧思，針對現有水力發電裝置進行研發改良，而研創出本發明。

    本發明係有關於一種水力發電裝置，其主要目的係為了提供一種可使水道於發生損壞水車處局部停止水流通過，以在維持正常發電效率下，安全且便利地對發生損壞水車或發電機進行維修之水力發電裝置。

    為了達到上述實施目的，本發明人乃研擬如下水力發電裝置，係主要設有呈傾斜設置，而二端呈具高、低端位差之水道，並於該水道上方組設有複數水車，且使該水車其部分位於該水道內，又使該水道下方在對應每一水車處設有容水部，且使該容水部呈具有導水空間，另使該水道底部於對應每一容水部處分別設有進水口及出水口，並使該進水口及出水口分別位於與該容水部相對應之水車前、後二側，且使該進水口及出水口與該容水部之導水空間相通，又於該進水口及出水口上蓋設有水塞，復使該水車組接有發電機，另設有蓄電單元，以與該發電機相耦接。

    如上所述之水力發電裝置，其中，該水道係至少包含有二個水道，乃使呈傾斜設置之第一水道其低端，與呈傾斜設置之第二水道其高端相對應，並使該第二水道位於該第一水道下方，且使該第一水道與第二水道呈相對反向之傾斜設置。

    如上所述之水力發電裝置，其中，該水力發電裝置係設有一裝置主體，並使該裝置主體成型有容置空間，且使該水道組設於該容置空間中，並使該發電機及蓄電單元位於該裝置主體外部。

    如上所述之水力發電裝置，其中，該裝置主體係由複數箱體上、下堆疊組成，而於每一箱體各成型有該容置空間，並於每一箱體其容置空間內各至少組設有一水道及對應該水道而設之複數水車，且使該水車組接之發電機位於該箱體外部，又使每一組設有水道之箱體上部對應該呈傾斜設置之水道其高端處成型有入水部，另使該箱體底部於對應水道其低端處成型有排水部。

    如上所述之水力發電裝置，其中，該第一水道及第二水道係分別位於相鄰之兩箱體中。

    如上所述之水力發電裝置，其中，該裝置主體其位於最底部之箱體其容置空間內係進一步設置有泵浦，且使該最底部箱體其上部形成敞開之開放部，又使該泵浦進一步組接有輸水管一端，並使該輸水管另端延伸至位於最上方之箱體之入水部處。

    藉此，當有其一水車或與其相接之發電機發生損壞時，即可將該發生損壞處之水車，其進、出水口蓋設之水塞打開，以使水道內的水流進該發生損壞處水車之進水口，再經導水空間由出水口排回水道，以供其後方水車運轉所需，如此，即可使水道於發生損壞水車處局部停止水流通過，而無須停止水力發電裝置整體運作，據此，以達到在維持正常發電效率下，安全且便利地對發生損壞之水車或發電機進行維修之效益者。

    而為令本發明之技術手段及其所能達成之效果，能夠有更完整且清楚的揭露，茲詳細說明如下，請一併參閱揭露之圖式及圖號：

    首先，請參閱第一圖所示，為本發明之水力發電裝置，係設有一裝置主體（１），並使該裝置主體（１）成型有一容置空間（１１），且於該容置空間（１１）內組設有呈傾斜設置，而二端呈具高、低端位差之水道（２），本發明係以至少二個以上水道（２）為主要實施例，乃使呈傾斜設置之第一水道（２１）其低端，與呈傾斜設置之第二水道（２２）其高端相對應，並使該第二水道（２２）位於該第一水道（２１）下方，且使該第一水道（２１）與第二水道（２２）呈相對反向之傾斜設置，於此，係使第三、第四…等複數水道（２）依此構造依序交錯層疊排列而下，又使該容置空間（１１）在位於每一水道（２）上方組設有複數水車（３），並使該複數水車（３）沿水道（２）呈傾斜設置，而使該水車（３）其部分位於水道（２）內，另使該水道（２）下方在對應每一水車（３）處連接有容水部（４），並使該水道（２）底部對應每一容水部（４）其高端及低端處分別設有進水口（２３）及出水口（２４），且使該進水口（２３）及出水口（２４）分別位於與該容水部（４）相對應之水車（３）前、後二側，又使該進水口（２３）及出水口（２４）與該容水部（４）之導水空間（４１）相通，且於該進水口（２３）及出水口（２４）各組設有水塞（２５），另使每一水車（３）各組接有一發電機（５），並使該發電機（５）位於該裝置主體（１）外部，以與設該裝置主體（１）外部之蓄電單元（６）相耦接，復於該容置空間（１１）底部設置有泵浦（７），且使該泵浦（７）組接有輸水管（７１）一端，並使該輸水管（７１）另端延伸至該裝置主體（１）位於該容置空間（１１）上方設具之入水部處，而與該呈傾斜設置之第一水道（２１）其高端相對應。

    據此，當使用實施時，係於本發明之水力發電裝置其容置空間（１１）內注入一定高度的水量，其水位至少高於該泵浦（７），繼啟動泵浦（７）作動，此時，泵浦（７）即抽引該容置空間（１１）的水，並經輸水管（７１）流至容置空間（１１）上方，以由容置空間（１１）上方開口流向第一水道（２１）高端，再利用呈傾斜設置之第一水道（２１），使水由第一水道（２１）高端經第一水道（２１）流往第一水道（２１）低端，再由第一水道（２１）低端流至下方相對應之第二水道（２２）高端，再沿傾斜設置之第二水道（２２）流動而下，以至第二水道（２２）低端，依此，使水續流經第三、第四…等複數水道（２）而下，以流至該容置空間（１１）原有水位處，再由泵浦（７）抽引至容置空間（１１）上方，依此，即可形成一循環系統，以使水可重覆使用。

    而當水流經第一水道（２１）、第二水道（２２），乃至第三、第四…等水道（２）時，組設於各個水道（２）之複數水車（３），便會受到流經水道（２）的水所帶動而旋轉作動，隨著各水車（３）的轉動，與各水車（３）相組接的發電機（５）亦受帶動而轉動，並將該轉動的機械能轉換成電能，且將該產生的電能輸送至相耦接之蓄電單元（６）中儲收，以便提供作為工業或民生用電等使用。

    另請一併參閱第三圖所示，當第一水道（２１）、第二水道（２２），乃至第三、第四…等各水道（２）處組設的其一水車（３）或其組設之發電機（５）發生損壞時，即可將該發生損壞處之水車（３）其對應水道（２）位置之進水口（２３）及出水口（２４）上的水塞（２５）打開，以使該進水口（２３）及出水口（２４）顯露，此時，流向該發生損壞處水車（３）的水，便會流入位於水車（３）前側之進水口（２３），繼由進水口（２３）流入相通之容水部（４）其導水空間（４１）中，續該水係會由位於該發生損壞處水車（３）後側之出水口（２４）流出，而回歸到水道（２）中，以正常帶動位於該發生損壞處水車（３）後方之其它水車（３）轉動及發電，於此，由於水係由位於發生損壞處水車（３）前側之進水口（２３）流入，再由位於發生損壞處水車（３）後側之出水口（２４）流出，故可使該發生損壞之水車（３）處完全無水流通過，如此一來，便可提高對該發生損壞處之水車（３）或其相接之發電機（５）進行維修時的便利性及安全性，同時，由於不須停止整個水力發電裝置的運作，因此，可以維持水力發電裝置的正常發電效率，不致影響到後續之工業或民生用電，更可避免每一水車（３）或發電機（５）損壞，即須將水力發電裝置關閉後再重新啟動之頻繁開、關下，對水力發電裝置造成的損害，以利提高水力發電裝置之使用壽命者。

    前述之實施例或圖式並非限定本發明之水力發電裝置實施樣態，請一併參閱第四圖所示，為本發明之另一實施例，本發明係可使該裝置主體（１）由複數箱體（１２）上、下堆疊組成，並使每一箱體（１２）各呈具有一容置空間（１１），且使每一箱體（１２）其容置空間（１１）內各至少設有一水道（２）及對應該水道（２）而設之水車（３），並使該箱體（１２）外部設有與該水車（３）相組接之發電機（５），又使相鄰之兩箱體（１２）其內組設之水道（２）呈相對反向之傾斜設置，另使每一組設有水道（２）之箱體（１２）上部及底部於對應該呈傾斜設置之水道（２）其高端及低端處各設有一入水部（１２１）及排水部（１２２），而位於最底部之箱體（１２）則提供該泵浦（７）設置，該設置泵浦（７）之最底部箱體（１２）其上部則形成一敞開之開放部，據此，當使用實施時，水即由最上方箱體（１２）之入水部（１２１）進入，以沿該箱體（１２）內設置之水道（２）流向箱體（１２）之排水部（１２２）而出，並由下方箱體（１２）相對應之入水部（１２１）進入該下方箱體（１２）內，依此，以達到帶動複數個箱體（１２）內水道（２）組設之水車（３）作動的效果，再者，藉由該模組化設計，當使用實施時，便可依使用所需，將數個箱體（１２）活動堆疊或拆卸，以更增使用上之便利性者，於此，凡所屬技術領域中具有通常知識者所為之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之水力發電裝置專利範疇。

    由上述結構及實施方式可知，本發明係具有如下優點：

    1.本發明之水力發電裝置係可使水道於對應發生損壞處之水車局部停止水流通過，藉此，即可在無須停止水力發電裝置整體運作，及維持正常發電效率下，安全且便利地對發生損壞之水車或其組接之發電機進行維修者。

    2.本發明之水力發電裝置係可使水道於對應發生損壞處之水車局部停止水流通過，於此，即可在不須關閉水力發電裝置狀態下進行維修，以避免每次維修即關閉再重啟水力發電裝置，於頻繁開、關下，對水力發電裝置造成的損害者。

    3.本發明之水力發電裝置係利用泵浦將其容置空間內水輸送往第一水道，繼由第二、第三…等水道依序流下，再流回容置空間內，以提供泵浦抽引回第一水道使用，依此，即可形成一循環系統，使水重覆使用，以達到節省用水的效果。

    4.本發明之水力發電裝置係兩相鄰之水道上、下對應，且呈相對反向傾斜設置，依此交錯層疊排列設計，即可在有限容置空間中，設置最多水道數量，而達到高效發電之實質效益。

    5.本發明之水力發電裝置係使其裝置主體由複數箱體層疊組成，並使每一箱體各設有一水道與對應該水道而設之複數水車，及與水車相組接之發電機，於此，便可依使用所需，將數個箱體活動堆疊或拆卸，以便利形成適用之水力發電裝置者。

    綜上所述，本發明之實施例確能達到所預期功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

（１）‧‧‧裝置主體

（１１）‧‧‧容置空間

（１２）‧‧‧箱體

（１２１）‧‧‧入水部

（１２２）‧‧‧排水部

（２）‧‧‧水道

（２１）‧‧‧第一水道

（２２）‧‧‧第二水道

（２３）‧‧‧進水口

（２４）‧‧‧出水口

（２５）‧‧‧水塞

（３）‧‧‧水車

（４）‧‧‧容水部

（４１）‧‧‧導水空間

（５）‧‧‧發電機

（６）‧‧‧蓄電單元

（７）‧‧‧泵浦

（７１）‧‧‧輸水管

    第一圖：本發明之剖視圖

    第二圖：本發明之局部放大剖視圖

    第三圖：本發明之使用狀態圖

    第四圖：本發明之另一實施例剖視圖

(1)‧‧‧裝置主體

(11)‧‧‧容置空間

(2)‧‧‧水道

(21)‧‧‧第一水道

(22)‧‧‧第二水道

(23)‧‧‧進水口

(24)‧‧‧出水口

(25)‧‧‧水塞

(3)‧‧‧水車

(4)‧‧‧容水部

(41)‧‧‧導水空間

(5)‧‧‧發電機

(6)‧‧‧蓄電單元

(7)‧‧‧泵浦

(71)‧‧‧輸水管

Claims (10)

1. 一種水力發電裝置，係主要設有呈傾斜設置，而二端呈具高、低端位差之水道，並於該水道上方組設有複數水車，且使該水車其部分位於該水道內，又使該水道下方在對應每一水車處設有容水部，且使該容水部呈具有導水空間，另使該水道底部於對應每一容水部處分別設有進水口及出水口，並使該進水口及出水口分別位於與該容水部相對應之水車前、後二側，且使該進水口及出水口與該容水部之導水空間相通，又於該進水口及出水口上蓋設有水塞，復使該水車組接有發電機，另設有蓄電單元，以與該發電機相耦接。
2. 如申請專利範圍第1項所述水力發電裝置，其中，該水道係至少包含有第一水道及第二水道之二水道，乃使呈傾斜設置之第一水道其低端，與呈傾斜設置之第二水道其高端相對應，並使該第二水道位於該第一水道下方，且使該第一水道與第二水道呈相對反向之傾斜設置。
3. 如申請專利範圍第2項所述水力發電裝置，其中，該水力發電裝置係設有一裝置主體，並使該裝置主體成型有容置空間，且使該水道組設於該容置空間中，並使該發電機及蓄電單元位於該裝置主體外部。
4. 如申請專利範圍第3項所述水力發電裝置，其中，該裝置主體係由複數箱體上、下堆疊組成，而於每一箱體各成型有該容置空間，並於每一箱體其容置空間內各至少組設有一水道及對應該水道而設之複數水車，且使該水車組接之發電機位於該箱體外部，又使每一組設有水道之箱體上部對應該呈傾斜設置之水道其高端處成型有入水部，另使該箱體底部於對應水道其低端處成型有排水部。
5. 如申請專利範圍第4項所述水力發電裝置，其中，該第一水道及第二水道係分別位於相鄰之兩箱體中。
6. 如申請專利範圍第5項所述水力發電裝置，其中，該裝置主體其位於最底部之箱體其容置空間內係進一步設置有泵浦，且使該最底部箱體其上部形成敞開之開放部，又使該泵浦進一步組接有一輸水管一端，並使該輸水管另端延伸至位於最上方之箱體之入水部處。
7. 如申請專利範圍第1項所述水力發電裝置，其中，該水力發電裝置係設有一裝置主體，並使該裝置主體成型有容置空間，且使該水道組設於該容置空間中，並使該發電機及蓄電單元位於該裝置主體外部。
8. 如申請專利範圍第7項所述水力發電裝置，其中，該裝置主體係由複數箱體上、下堆疊組成，而於每一箱體各成型有該容置空間，並於每一箱體其容置空間內各至少組設有一水道及對應該水道而設之複數水車，且使該水車組接之發電機位於該箱體外部，又使每一組設有水道之箱體上部對應該呈傾斜設置之水道其高端處成型有入水部，另使該箱體底部於對應水道其低端處成型有排水部。
9. 如申請專利範圍第8項所述水力發電裝置，其中，該裝置主體其位於最底部之箱體其容置空間內係進一步設置有泵浦，且使該最底部箱體其上部形成敞開之開放部，又使該泵浦進一步組接有一輸水管一端，並使該輸水管另端延伸至位於最上方之箱體之入水部處。
10. 如申請專利範圍第7項所述水力發電裝置，其中，該裝置主體之容置空間內係進一步設置有泵浦，且使該泵浦進一步組接有一輸水管一端，另使該裝置主體位於該容置空間上方處設具有入水部，又使該輸水管另端延伸至該裝置主體之入水部處，而與該呈傾斜設置之水道其高端相對應。