TWI649243B - 海下發電暨海面垃圾回收裝置 - Google Patents

Abstract

一種海下發電暨海面垃圾回收裝置，包含一發電單元、一渦流單元、複數收集單元，及一控制單元。該發電單元位於海平面下方且能利用洋流與潮汐發電。該渦流單元與該發電單元電連接，能讓漂浮於海面上的垃圾流入，並能產生渦流。所述收集單元是分別與該發電單元電連接且連通於該渦流單元，並能透過渦流讓該渦流單元內的垃圾進入所述收集單元。該控制單元與該發電單元、該渦流單元，及所述收集單元電連接，用以控制該渦流單元及該收集單元之作動。

Description

海下發電暨海面垃圾回收裝置

本發明是有關於一種回收裝置，特別是指一種海下發電暨海面垃圾回收裝置。

海洋約佔地球總面積的71%，任何陸地上所產生的垃圾，若沒有妥善的處理，最後很容易流落至海中，並隨著洋流在全球五大洋中四處竄流，有些甚至隨著海浪被沖上各地的海岸。令人感到驚訝的是海洋垃圾中有高達80%的比例來自於陸地上的廢棄物，綠色和平基金會表示，從二○○二年至一三年，海洋垃圾以塑膠為最大宗，有六成至八成的比率是塑膠垃圾。

世界經濟論壇最新研究報告指出，每年仍有八百萬噸塑膠垃圾流入海洋，相當於「每分鐘把一輛垃圾車的塑膠倒進海裡」，預計二○五○年，全球海洋中的塑膠垃圾，將比魚類還要多。這些看似微不足道的塑膠垃圾例如塑膠袋、瓶蓋、寶特瓶等生活中常見的用品，在海中往往成為殺害海洋生物的元兇，科學家曾解剖一隻擱淺的小鬚鯨，赫然發現胃中居然有800公斤的塑膠袋。海洋中的垃圾不僅威脅航海與漁業的安全，同時也成為國際性的海洋環境污染的重大議題。

由以上內容可知，人類對於海洋的資源以及保護存在著以下困境：。

1.流入海洋的垃圾無法妥善的處理，不僅對於海洋環境造成污染，讓海洋生物生活於受污染的環境中，嚴重危及其生存，同時導致人類食用受污染之海產的惡果。

2.即使想要在受污染較嚴重的環境進行垃圾打撈的作業，受限於人力、物力等資源的限制，無法有效進行。

3.海洋中的海水處於不停流動的狀態，將產生大量的能量，但卻無法有效利用。如果能夠找到適當的海流，並建立能夠轉換海流能源的電廠，我們就可以發現，這是一種不需要與人爭地，全天候都能發電，而且來源穩定，不需消耗原料，更不會產生環境污染的最佳能量來源。

因此，本發明之目的，即在提供一種能充分利用海流能量又同時能清理垃圾的海下發電暨海面垃圾回收裝置。

本發明海下發電暨海面垃圾回收裝置包含一發電單元、一渦流單元、複數收集單元，及一控制單元。該發電單元位於海平面下方且能利用洋流與潮汐發電。該渦流單元與該發電單元電連接，能讓漂浮於海面上的垃圾流入，並能產生渦流。所述收集單元是分別與該發電單元電連接且連通於該渦流單元，並能透過渦流讓該渦流單元內的垃圾進入所述收集單元。該控制單元與該發電單元、該渦流單元，及所述收集單元電連接，用以控制該渦流單元及該收集單元之作動。

本發明的另一技術手段，是在於每一收集單元包括一連通該渦流單元的集中桶，及一電連接於該發電單元且設置於該集中桶之底部的升降板。

本發明的又一技術手段，是在於每一集中桶具有一朝向該渦流單元的通道，及複數位於該通道之對側的排水槽，該渦流單元內的垃圾是經由所述通道進入相對應的集中桶，每一集中桶內的液體能經由所述排 水槽排出。

本發明的再一技術手段，是在於每一收集單元還包括一設置於該集中桶內的偵測器，該偵測器是用以偵測該集中桶內的垃圾高度，當該偵測器偵測該集中桶內的垃圾過多時，會發送訊號至該控制單元，該控制單元會啟動該升降板向上移動以擠壓該集中桶內的垃圾。

本發明的另一技術手段，是在於每一收集單元還包括一設置於該集中桶外的顯示模組，當該升降板完成擠壓動作並停止時，該控制單元會啟動該顯示模組。

本發明的又一技術手段，是在於該海下發電暨海面垃圾回收裝置還包含一通訊單元，電連接於該控制單元，當該控制單元啟動該顯示模組時，同時控制該通訊單元發送訊號。

本發明的再一技術手段，是在於該渦流單元包括一水槽，及一設置於該水槽底部且與該發電單元電連接的扇葉，該扇葉轉動時，能於該水槽內產生渦流。

本發明的另一技術手段，是在於該發電單元包括一水平軸渦輪機，及一電連接該水平軸渦輪機的第一蓄電器，該渦流單元、該收集單元，及該控制單元是與該第一蓄電器電連接。

本發明的又一技術手段，是在於該發電單元還包括一電連接該水平軸渦輪機的第二蓄電器，該第二蓄電器能與一電廠電連接。

本發明的再一技術手段，是在於所述收集單元是互相間隔並且環繞該渦流單元設置，兩相鄰收集單元之間形成一缺口，用以讓漂浮於海面上的垃圾流入該渦流單元。

本發明之有益功效在於，藉由前述各單元 的結構及配置，不但能利用海面下的洋流與潮汐進行發電，其產生的電力能供應給其他單元進行海面上之垃圾清除作業。

3‧‧‧發電單元

31‧‧‧水平軸渦輪機

32‧‧‧第一蓄電器

33‧‧‧第二蓄電器

4‧‧‧渦流單元

41‧‧‧水槽

42‧‧‧扇葉

5‧‧‧收集單元

50‧‧‧缺口

51‧‧‧集中桶

511‧‧‧通道

512‧‧‧排水槽

52‧‧‧升降板

53‧‧‧偵測器

54‧‧‧顯示模組

6‧‧‧控制單元

7‧‧‧通訊單元

8‧‧‧固定機構

9‧‧‧電廠

圖1是一立體示意圖，說明本發明海下發電暨海面垃圾回收裝置的一較佳實施例；圖2是一系統架構圖，說明該較佳實施例中各元件的連結關係；圖3是一局部剖示圖，說明一渦流單元與一收集單元的內部結構；圖4是一立體示意圖，說明本較佳實施例的實際使用態樣；及圖5是一局部剖示圖，說明該收集單元進行垃圾擠壓之狀況。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。在進行詳細說明前應注意的是，類似的元件是以相同的編號來作表示。

參閱圖1及圖2，為本發明海下發電暨海面垃圾回收裝置的較佳實施例，其包含一發電單元3、一渦流單元4、複數收集單元5、一控制單元6，及一通訊單元7。

該發電單元3位於海平面下方且能利用洋流與潮汐發電，包括一水平軸渦輪機31，及一電連接該水平軸渦輪機31的第一蓄電器32，該渦流單元4、該收集單元5、該控制單元6，及該通訊單元7是與該第一蓄電器32電連接。

參閱圖2及圖3，該渦流單元4與該發電單元3電連接，能讓漂浮於海面上的垃圾流入，並能產生渦流。更詳細地說，該渦流單元4包括一水槽41，及一設置於該水槽41底部且與該發電單元3之該第一蓄電器32電連接的扇葉42，該扇葉42轉動時，能於該水槽41內產生渦流。

所述收集單元5是分別與該發電單元3電連接且連通於該渦流單元4，並能透過該渦流單元4內產生的渦流讓垃圾進入所述收集單元5。進一步說明每一收集單元5的結構，其中，每一收集單元5包括一連通該渦流單元4的集中桶51、一電連接於該發電單元3且設置於該集中桶51之底部的升降板52、一設置於該集中桶51內的偵測器53，及一設置於該集中桶51外的顯示模組54。而每一集中桶51具有一朝向該渦流單元4的通道511，及複數位於該通道511之對側的排水槽512，該渦流單元4內的垃圾是經由所述通道511進入相對應的集中桶51，每一集中桶51內的海水能經由所述排水槽512排出。

該控制單元6是與該發電單元3、該渦流單元4、所述收集單元5，及該通訊單元7電連接，用以控制前述各元件之作動。

參閱圖4並配合圖1、圖2，接下來說明本較佳實施例的作動方式。當本較佳實施例被放置於海洋之前，會先確認洋流或是潮汐的位置，再進行放置動作，由於前述確認方式並非本案之重點，不予贅述。而當本較佳實施例被放置於海洋中，會利用一固定機構8定位於海床或海底。接著，該發電單元3之該水平軸渦輪機31就會因為洋流或是潮汐而開始轉動發現，並且將電力儲存於該第一蓄電器32內。由於本較佳實施例之各單元皆與該第一蓄電器32電連接，因此由該水平軸渦輪機31轉動所產生的 電力就可以提供給各單元使用。

另一方面，當本較佳實施例被放置於海洋中，所述收集單元5是局部顯露於海平面上，於本實施例中，所述收集單元5的數量是三個，但不以此為限。由於所述收集單元5是互相間隔並且環繞該渦流單元4設置，兩相鄰收集單元5之間形成一缺口50，因此當海洋產生高低浪，且海浪高度高於所述缺口50時，漂浮於海面上的垃圾就能隨著海浪經由所述缺口50流入該渦流單元4。

參閱圖2及圖3，該控制單元6可以控制該渦流單元4之該扇葉42轉動，於該水槽41內產生渦流。當渦流產生時，漂浮該水槽41內的垃圾就會開始旋轉，並且因為離心力的關係往靠近該水槽41的內壁面移動。接著，由於每一集中桶51形成有該通道511的設計，且所述通道511是朝向該渦流單元4，因此，漂浮於該水槽41內的垃圾在旋轉的過程中，在經過所述通道511時，就會經由所述通道511分別進入所述集中桶51內，而讓該水槽41內的垃圾可以逐漸地進入並累積於所述集中桶51中。要說明的是，由於垃圾會與海水一起進入所述集中桶51中，因此每一集中桶51在通道511的對側亦形成有排水槽512，讓所述集中桶51內的液體可以經由所述排水槽512排出。

接著，每一集中桶51中還設置有該偵測器53，用以偵測該集中桶51內的垃圾高度，當該偵測器53偵測該集中桶51內的垃圾過多時，會發送訊號至該控制單元6，該控制單元6會啟動該升降板52向上移動以擠壓該集中桶51內的垃圾。要說明的是，於本實施例中，每一偵測器53可以是設置於鄰近該通道511的位置，當垃圾已高於該通道511時，可能會讓該水槽41內的垃圾無法再進入集中桶51，此時就要如圖5所 示地使該升降板52向上移動以進行垃圾擠壓的動作。當該升降板52完成擠壓動作並停止時，該控制單元6會啟動該顯示模組54。於本實施例中，該顯示模組54為燈條的態樣，在平時的狀態該顯示模組54可以亮綠燈，當完成垃圾之壓縮時，該顯示模組54可以亮紅燈。當該控制單元6啟動該顯示模組54時，也可以同時控制該通訊單元7發送訊號，通知管理者進行已壓縮之垃圾的回收。待已壓縮之垃圾被回收之後，該升降板52就能再度下降回到原本的位置，以進行下一次的壓縮作業。

參閱圖2，另外，該發電單元3還包括一電連接該水平軸渦輪機31的第二蓄電器33，該第二蓄電器33能與一電廠9電連接。要特別說明的是，於本實施例中，該水平軸渦輪機31在運作時，會先電能儲存於該第一蓄電器32，當該第一蓄電器32已充飽之後，該水平軸渦輪機31所產生的電能會繼續儲存於該第二蓄電器33中，此時，該第二蓄電器33的電能就能提供給該電廠進行使用。

經由上述說明可知，本發明海下發電暨海面垃圾回收裝置確實具有以下優點：

一、減少對海面下生物的影響：透過本較佳實施例的設計，讓漂浮在海面上的垃圾能自行隨著高低浪的浪差而進入該渦流單元4內，而非利用拖網、打撈等方式。因此在收集海面上的垃圾之餘，可以有效避免驚擾海面下的生物。

二、大幅提升垃圾處理效率：本較佳實施例可以24小時，365天持續作業，不受人力、氣候因素之干擾。且收集之後還可以自動壓縮再通知管理者前往處理，亦提升管理者載運垃圾之效率。

三、節能減碳並回饋電能：本較佳實施例透過該發電單元3的設計，可以利用洋流或潮汐發電所產 生的電能供給各單元以維持其正常運作，減少市電的利用，具備節能減碳之功效。另外，再透過該第二蓄電器33的設置，還能將多餘的電能進行回饋。

綜上所述，本發明海下發電暨海面垃圾回收裝置，不但可以持續且不中斷的進行海洋垃圾之清楚，並且透過洋流與潮汐發電供給自身電力所需，並將多餘的電力進行回饋，故確實可以達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (10)

1. 一種海下發電暨海面垃圾回收裝置，包含：一發電單元，位於海平面下方且能利用洋流與潮汐發電；一渦流單元，與該發電單元電連接，能讓漂浮於海面上的垃圾流入，並能產生渦流；複數收集單元，分別與該發電單元電連接且連通於該渦流單元，並能透過渦流讓該渦流單元內的垃圾進入所述收集單元；及一控制單元，與該發電單元、該渦流單元，及所述收集單元電連接，用以控制該渦流單元及該收集單元之作動。
2. 依據申請專利範圍第1項所述的海下發電暨海面垃圾回收裝置，其中，每一收集單元包括一連通該渦流單元的集中桶，及一電連接於該發電單元且設置於該集中桶之底部的升降板。
3. 依據申請專利範圍第2項所述的海下發電暨海面垃圾回收裝置，其中，每一集中桶具有一朝向該渦流單元的通道，及複數位於該通道之對側的排水槽，該渦流單元內的垃圾是經由所述通道進入相對應的集中桶，每一集中桶內的液體能經由所述排水槽排出。
4. 依據申請專利範圍第3項所述的海下發電暨海面垃圾回收裝置，其中，每一收集單元還包括一設置於該集中桶內的偵測器，該偵測器是用以偵測該集中桶內的垃圾高度，當該偵測器偵測該集中桶內的垃圾過多時，會發送訊號至該控制單元，該控制單元會啟動該升降板向上移動以擠壓該集中桶內 的垃圾。
5. 依據申請專利範圍第4項所述的海下發電暨海面垃圾回收裝置，其中，每一收集單元還包括一設置於該集中桶外的顯示模組，當該升降板完成擠壓動作並停止時，該控制單元會啟動該顯示模組。
6. 依據申請專利範圍第5項所述的海下發電暨海面垃圾回收裝置，還包含一通訊單元，電連接於該控制單元，當該控制單元啟動該顯示模組時，同時控制該通訊單元發送訊號。
7. 依據申請專利範圍第1項所述的海下發電暨海面垃圾回收裝置，其中，該渦流單元包括一水槽，及一設置於該水槽底部且與該發電單元電連接的扇葉，該扇葉轉動時，能於該水槽內產生渦流。
8. 依據申請專利範圍第1項所述的海下發電暨海面垃圾回收裝置，其中，該發電單元包括一水平軸渦輪機，及一電連接該水平軸渦輪機的第一蓄電器，該渦流單元、該收集單元，及該控制單元是與該第一蓄電器電連接。
9. 依據申請專利範圍第8項所述的海下發電暨海面垃圾回收裝置，其中，該發電單元還包括一電連接該水平軸渦輪機的第二蓄電器，該第二蓄電器能與一電廠電連接。
10. 依據申請專利範圍第1項所述的海下發電暨海面垃圾回收裝置，所述收集單元是互相間隔並且環繞該渦流單元設置，兩相鄰收集單元之間形成一缺口，用以讓漂浮於海面上的垃圾流入該渦流單元。