TWI662185B - 浮力式發電裝置及模組化發電設備 - Google Patents

Abstract

一種浮力式發電裝置，包括驅動模組及發電模組。驅動模組包含容置槽及設置於容置槽的開關單元，驅動模組能通過開關單元，而使容置槽內的液體產生液面高度差。發電模組包含設置於容置槽內的浮體、連接於浮體的傳輸機構、及連動於傳輸機構的發電機組，浮體用以浮在容置槽內的液體上，而能通過液面高度差而產生第一移動量，以使傳輸機構能被浮體的第一移動量帶動而輸出動力。發電機組能運用傳輸機構輸出的動力而產生電力。此外，本發明也公開一種模組化發電設備，包含上述多個浮力式發電裝置。

Description

浮力式發電裝置及模組化發電設備

本發明涉及一種發電裝置，尤其涉及一種浮力式發電裝置及模組化發電設備。

由於地球資源有限，人們愈來愈注重於利用無汙染方式來發電，例如太陽能或風力發電等。然而，使用上述無汙染方式的現有發電裝置受制於環境因素的影響，無法穩定地提供電力。例如在夜晚時，無法利用太陽能發電。另外，利用風力發電時，供電量也會因為風力較容易受到天候或者是季節變化影響而較不穩定。因此，尋找一種使用上述無汙染方式的來提供電能，為目前業界所欲發展的目標。

於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。

本發明實施例在於提供一種浮力式發電裝置及模組化發電設備，用來改善使用無汙染方式的現有發電裝置所產生的問題。

本發明實施例公開一種浮力式發電裝置，包括：一驅動模組，包含：一容置槽；及一開關單元，設置於所述容置槽，用以控制所述容置槽內容納的一液體的總量；其中，所述驅動模組能通過所述開關單元，而使所述容置槽內的所述液體在單位時間內形成 不同的液面高度，以產生一液面高度差；以及一發電模組，包含：一浮體，設置於所述容置槽內，並且所述浮體用以浮在所述容置槽內的所述液體上，而能通過所述液面高度差而產生一第一移動量；一傳輸機構，具有一第一傳輸部及一第二傳輸部，所述第一傳輸部連接於所述浮體，以使所述傳輸機構能被所述浮體的所述第一移動量帶動，而令所述第二傳輸部輸出一動力；及一發電機組，連動於所述傳輸機構的所述第二傳輸部，並且所述發電機組能運用所述第二傳輸部輸出的所述動力而產生電力。

本發明實施例也公開一種模組化發電設備，包括：多個浮力式發電裝置，相互對應設置，並且每個所述浮力式發電裝置包含有：一驅動模組，包含：一容置槽；及一開關單元，設置於所述容置槽，用以控制所述容置槽內容納的一液體的總量；其中，所述驅動模組能通過所述開關單元，而使所述容置槽內的所述液體在單位時間內形成不同的液面高度，以產生一液面高度差；以及一發電模組，包含：一浮體，設置於所述容置槽內，並且所述浮體用以浮在所述容置槽內的所述液體上，而能通過所述液面高度差而產生一第一移動量；一傳輸機構，具有一第一傳輸部及一第二傳輸部，所述第一傳輸部連接於所述浮體，以使所述傳輸機構能被所述浮體的所述第一移動量帶動，而令所述第二傳輸部輸出一動力；及一發電機組，連動於所述傳輸機構的所述第二傳輸部，並且所述發電機組能運用所述第二傳輸部輸出的所述動力而產生電力；其中，在相互對應設置的任兩個所述浮力式發電裝置中，其中一個所述浮力式發電裝置能通過所述開關單元，以使所述容置槽內的所述液體，流入其中另一個所述浮力式發電裝置的所述容置槽內。

綜上所述，本發明實施例所公開的浮力式發電裝置及模組化發電設備，利用驅動模組內的液體液面高度變化，而使發電模組能夠利用浮力來使發電機組進行發電，藉以使浮力式發電裝置及 模組化發電設備經由無汙染的方式，提供穩定且較不受天候影響的電能。

為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。

1000‧‧‧模組化發電設備

100‧‧‧浮力式發電裝置

1‧‧‧驅動模組

11‧‧‧容置槽

111‧‧‧輸入埠

112‧‧‧輸出埠

12‧‧‧開關單元

121‧‧‧輸入開關

122‧‧‧輸出開關

2‧‧‧發電模組

21‧‧‧浮體

22‧‧‧傳輸機構

221‧‧‧第一傳輸部

222‧‧‧第二傳輸部

223‧‧‧滑輪

224‧‧‧拉繩

225‧‧‧距離放大組件

2251‧‧‧輔助滑輪

226‧‧‧連桿組件

23‧‧‧發電機組

231‧‧‧作動件

231a‧‧‧磁鐵

231b‧‧‧轉子

232‧‧‧固定件

232a‧‧‧線圈

232b‧‧‧定子

200‧‧‧液體

H‧‧‧液面高度差

M1‧‧‧第一移動量

M2‧‧‧第二移動量

F‧‧‧動力

圖1為本發明浮力式發電裝置的示意圖。

圖2A為本發明浮力式發電裝置實施例一的示意圖(一)。

圖2B為本發明浮力式發電裝置實施例一的示意圖(二)。

圖3A為本發明浮力式發電裝置實施例二的示意圖(一)。

圖3B為本發明浮力式發電裝置實施例二的示意圖(二)。

圖4A為本發明浮力式發電裝置實施例三的示意圖(一)。

圖4B為本發明浮力式發電裝置實施例三的示意圖(二)。

圖4C為本發明浮力式發電裝置實施例三的示意圖(三)。

圖4D為本發明浮力式發電裝置實施例三的示意圖(四)。

圖5為本發明模組化發電設備的示意圖。

請參閱圖1至圖5，上述圖1為本發明的示意圖，而上述圖2A至圖5則為本發明的各個實施例，需先說明的是，本實施例對應附圖所提及的相關數量與外型，僅用來具體地說明本發明的實施方式，以便於了解本發明的內容，而非用來侷限本發明的保護範圍。

如圖1所示，本發明公開一種浮力式發電裝置100，包括相互搭配的一驅動模組1及一發電模組2。其中，上述驅動模組1包含一容置槽11及設置於容置槽11的一開關單元12。所述容置槽11用來容納一液體200(如：水)，並且容置槽11可以是人工製品、 天然地形、或是經人為加工後的天然地形。所述開關單元12可以是單個構件或多個構件所組成，用以控制容置槽11內容納的液體200總量。也就是說，開關單元12能夠調整進入與排出容置槽11的液體200流量，並且上述開關單元12可以是手動控制或是由自動控制，在此不加以限制。藉此，所述驅動模組1能通過開關單元12，而使所述容置槽11內的液體200在單位時間內形成不同的液面高度，以產生一液面高度差H。

再者，所述發電模組2包含設置於所述容置槽11內的一浮體21、連接於浮體21的一傳輸機構22、及連動於傳輸機構22的一發電機組23。其中，所述浮體21的密度小於上述液體200的密度，用以浮在所述容置槽11內的液體200上，而能通過所述液面高度差H而產生一第一移動量M1。所述傳輸機構22具有一第一傳輸部221及一第二傳輸部222，上述第一傳輸部221連接於浮體21，以使傳輸機構22能被浮體21的第一移動量帶動，而令第二傳輸部222輸出一動力F。所述發電機組23連動於傳輸機構22的第二傳輸部222，並且發電機組23能運用第二傳輸部222輸出的動力F而產生電力。上述傳輸機構22與發電機組23的實際構造或類型，可依據設計者需求而加以改變或選擇。更詳細地說，本實施例是將能夠接收動力F以產生電力的所有構件合併稱為發電機組23。也就是說，所述發電機組23所包含的構件是從接收動力F的構件開始、直到產生電力的構件為止。

藉此，本發明浮力式發電裝置100利用驅動模組1內的液體200液面高度變化，而使發電模組2能夠利用浮力來使發電機組23進行發電，藉以使浮力式發電裝置100經由無汙染的方式，提供穩定且較不受天候影響的電能。

上述為本發明浮力式發電裝置100的共通技術特徵，於實際應用時，設計者能夠合理運用上述共通技術特徵，而完成不同實施態樣的浮力式發電裝置100，所以本發明難以就浮力式發電裝置 100的所有實施態樣逐一介紹。因此，以下僅列舉包含上述共通技術特徵的部分實施態樣來說明浮力式發電裝置100，但本發明的保護範圍並不以此為限。

[實施例一]

請參閱圖2A和圖2B，其為本發明的實施例一，本實施例公開一種浮力式發電裝置100。其中，所述容置槽11形成有一輸入埠111與一輸出埠112，所述輸入埠111相對於容置槽11槽底的一第一距離大於所述輸出埠112相對於容置槽11槽底的一第二距離，並且所述第一距離與第二距離的差值不小於(如：大於)所述第一移動量M1。

所述開關單元12包含設置於所述輸入埠111的一輸入開關121以及設置於所述輸出埠112的一輸出開關122。上述輸入開關121是用以控制通過所述輸入埠111而進入容置槽11內的液體200的流量。所述輸出開關122則是用以控制通過所述輸出埠112而流出容置槽11的液體200的流量。

所述傳輸機構22於本實施例中包含有多個滑輪223及可滑動地設置於上述多個滑輪223的一拉繩224。上述拉繩224的一端部位定義為所述第一傳輸部221並且固定於浮體21，所述拉繩224的另一端部位定義為上述第二傳輸部222。而拉繩224在上述第一傳輸部221與第二傳輸部222間的部位通過所述多個滑輪223而改變方向。其中，本實施例的拉繩224第一傳輸部221是以固定於浮體21底緣作說明，但不受限於此。

藉此，在浮體21相對於容置槽11產生高度變化時，浮體21能夠帶動拉繩224，而使第二傳輸部222呈直線移動。其中，所述第二傳輸部222於本實施例中輸出的動力F(如圖1)為所述第二傳輸部222產生一第二移動量M2(如圖2A和圖2B中的第二傳輸部222移動距離)，並且所述第二移動量M2不小於(如：等於) 上述浮體21的第一移動量M1。

所述發電機組23於本實施例中包含有一作動件231與一固定件232，所述作動件231連動於傳輸機構22的第二傳輸部222，以使作動件231能被第二傳輸部222驅動而相對於所述固定件232移動，令所述作動件231與固定件232間形成磁場變化而產生電力。

更詳細地說，所述作動件231例如是一磁鐵231a，而所述固定件232例如是一線圈232a。上述磁鐵231a固定於拉繩224的第二傳輸部222，藉以在浮體21相對於容置槽11產生高度變化時，浮體21能夠帶動拉繩224，以通過拉繩224的第二傳輸部222帶動磁鐵231a相對於線圈232a呈直線移動，而令線圈232a形成磁場變化來產生電力。

換個角度來說，在一未繪示的實施例中，所述作動件231也可是一線圈，而所述固定件232可以是一磁鐵231a，而拉繩224的第二傳輸部222固定於上述線圈，以使線圈能相對於磁鐵移動，而形成磁場變化來產生電力。

此外，所述浮力式發電裝置100於本實施例中可以結合於一供水裝置，並且所述驅動模組1是作為所述供水裝置的一儲水模組，而所述容置槽11內是用來收容供水裝置使用的液體200，以使所述供水裝置在使用所述液體200時，能夠連動所述發電模組2而產生電力。

舉例來說，上述供水裝置例如是水塔裝置，而所述容置槽11則是水塔裝置中的水塔，所述開關單元12為水塔裝置中的進出水開關，所述液體200則是水塔內的自來水。

藉此，所述浮力式發電裝置100能夠與供水裝置共用部分構件，藉以有效地降低浮力式發電裝置100所需的建構成本、安裝體積、及施工難度，進而更利於所述浮力式發電裝置100的推廣與應用。

[實施例二]

請參閱圖3A和圖3B，其為本發明的實施例二，本實施例與上述實施例一類似，相同處則不再加以贅述，而本實施例與上述實施例一的主要差異在於傳輸機構22。

具體來說，本實施例的傳輸機構22進一步包含有一距離放大組件225，並且所述傳輸機構22能通過距離放大組件225，而使第二傳輸部222產生的第二移動量M2大於所述浮體21所產生的第一移動量M1。

其中，本實施例的距離放大組件225包含有多個輔助滑輪2251，並且上述多個輔助滑輪2251分別安裝於浮體21與容置槽11彼此對應的位置，而所述拉繩224在上述第一傳輸部221與第二傳輸部222間的部位設置於上述多個輔助滑輪2251及多個滑輪223，藉以使第二傳輸部222的第二移動量M2能夠經由所述多個輔助滑輪2251而被放大，以提供上述作動件231更大的移動量，進而使發電機組23產生更多的電力。

此外，所述距離放大組件225於本實施例中雖是以多個輔助滑輪2251作為說明，但於實際應用時，並不以此為限。舉例來說，距離放大組件225也可以是槓桿組件、連桿組件、或是其他具有距離放大功能的構件。

[實施例三]

請參閱圖4A至圖4D，其為本發明的實施例三，本實施例與上述實施例一、實施例二類似，相同處則不再加以贅述，而主要差異在於本實施例的傳輸機構22與發電機組23。

具體來說，所述傳輸機構22為連桿組件226，並且上述連桿組件226是以曲柄搖桿組件為例。其中，所述連桿組件226的一端部定義為所述第一傳輸部221並且固定於浮體21，所述連桿組 件226的另一端部位定義為上述第二傳輸部222。藉此，在所述浮體21相對於容置槽11產生高度變化時，浮體21能夠帶動連桿組件226樞轉，進而使上述連桿組件226的第二傳輸部222呈圓周運動。

再者，所述發電機組23於本實施例中包含有一作動件231與一固定件232，所述作動件231連動於傳輸機構22的第二傳輸部222，以使作動件231能被第二傳輸部222驅動而相對於所述固定件232移動，令所述作動件231與固定件232間形成磁場變化而產生電力。

更詳細地說，所述發電機組23例如是一發電馬達，所述作動件231為一轉子231b，而所述固定件232為一定子232b。上述轉子231b固定於連桿組件226的第二傳輸部222，藉以在浮體21相對於容置槽11產生高度變化時，使浮體21帶動連桿組件226樞轉，以通過連桿組件226的第二傳輸部222帶動轉子231b相對於定子232b呈圓周運動，而令上述發電馬達形成磁場變化來產生電力。

[實施例四]

請參閱圖5，其為本發明的實施例四，本實施例是運用上述實施例一至實施例三的浮力式發電裝置100。本實施例是公開一種模組化發電設備1000，包括相互對應設置的多個浮力式發電裝置100。其中，每個所述浮力式發電裝置100例如是上述實施例一至實施例三所載，但不受限於此。

進一步地說，在相互對應設置的任兩個所述浮力式發電裝置100中，其中一個所述浮力式發電裝置100能通過開關單元12，以使容置槽11內的液體200，流入其中另一個浮力式發電裝置100的容置槽11內。藉此，通過相互對應設置的任兩個浮力式發電裝置100之間的液體200流動，能夠同時使兩個容置槽11內的液體 200產生液面高度變化，進而令上述相互對應設置的兩個浮力式發電裝置100能夠同時進行發電，達到提升模組化發電設備1000發電效率的效果。

其中，相互對應設置的任兩個所述浮力式發電裝置100相較於地心於本實施例中是位在不同的高度，並且其中一個所述浮力式發電裝置100能通過開關單元12，以使所述容置槽11內的液體200，通過釋放位能而流入其中另一個浮力式發電裝置100的容置槽11內。舉例來說，所述模組化發電設備1000的多個浮力式發電裝置100可以沿著河流自其上游朝向下游方向依序地對應設置，藉以利用河水作為所述液體200。

藉此，通過將所述多個浮力式發電裝置100相對應地設置在不同高度位置，使得所述模組化發電設備1000中的任兩個相鄰的浮力式發電裝置100能夠利用位能來傳輸液體200，進而無須對容置槽11間的液體200傳輸額外消耗能源。

此外，在任兩個相鄰的浮力式發電裝置100中，位於上方的浮力式發電裝置100的容置槽11與位於下方的浮力式發電裝置100的容置槽11之間也可以僅設置有一個開關元件(如：上方浮力式發電裝置100的輸出開關122與下方浮力式發電裝置100的輸入開關121僅需擇一設置)。再者，位於上方的浮力式發電裝置100的容置槽11也能以一傳輸管路(圖略)連接於位於下方的浮力式發電裝置100的容置槽11，以便於更為精準地控制兩個容置槽11之間的液體200流量。

[本發明實施例的技術功效]

綜上所述，本發明實施例所公開的浮力式發電裝置及模組化發電設備，利用驅動模組內的液體液面高度變化，而使發電模組能夠利用浮力來使發電機組進行發電，藉以使浮力式發電裝置及模組化發電設備經由無汙染的方式，提供穩定且較不受天候影響 的電能。

再者，所述浮力式發電裝置能夠與供水裝置共用部分構件，以有效地降低浮力式發電裝置所需的建構成本、安裝體積、及施工難度，進而更利於所述浮力式發電裝置的推廣與應用。所述浮力式發電裝置還能夠進一步設置距離放大組件，藉以使第二傳輸部的第二移動量能夠經由距離放大組件而被放大，以使發電機組產生更多的電力。

另，通過相互對應設置的任兩個浮力式發電裝置之間的液體流動，能夠同時使兩個容置槽內的液體產生液面高度變化，進而令上述相互對應設置的兩個浮力式發電裝置能夠同時進行發電，達到提升所述模組化發電設備發電效率的效果。進一步地說，通過將所述多個浮力式發電裝置相對應地設置在不同高度位置，使得所述模組化發電設備中的任兩個相鄰的浮力式發電裝置能夠利用位能來傳輸液體，進而無須對容置槽間的液體傳輸額外消耗能源。

以上所述僅為本發明的優選可行實施例，並非用來侷限本發明的保護範圍，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的權利要求書的保護範圍。

Claims (9)

1. 一種浮力式發電裝置，包括：一驅動模組，包含：一容置槽；及一開關單元，包含有設置於所述容置槽的一輸出開關，並且所述開關單元選擇性地於所述容置槽設置有一輸入開關，所述開關單元用以控制所述容置槽內容納的一液體的總量；其中，所述驅動模組能以所述開關單元，而使所述容置槽內的所述液體在單位時間內形成不同的液面高度，以產生一液面高度差；以及一發電模組，包含：一浮體，設置於所述容置槽內，並且所述浮體用以浮在所述容置槽內的所述液體上，而能通過所述液面高度差而產生一第一移動量；一傳輸機構，具有一第一傳輸部及一第二傳輸部，所述第一傳輸部連接於所述浮體，以使所述傳輸機構能被所述浮體的所述第一移動量帶動，而連動所述第二傳輸部，以使所述第二傳輸部產生一第二移動量；及一發電機組，連動於所述傳輸機構的所述第二傳輸部，並且所述發電機組能運用所述第二傳輸部的所述第二移動量而產生電力。
2. 如請求項1所述的浮力式發電裝置，其中，所述第二移動量不小於所述第一移動量。
3. 如請求項2所述的浮力式發電裝置，其中，所述傳輸機構包含有一距離放大組件，並且所述傳輸機構能以所述距離放大組件，而使所述第二傳輸部產生的所述第二移動量大於所述第一移動量。
4. 如請求項1所述的浮力式發電裝置，其中，所述容置槽形成有一輸入埠與一輸出埠，所述開關單元包含有所述輸入開關與所述輸出開關；其中，所述輸入開關設置於所述容置槽的所述輸入埠，用以控制通過所述輸入埠而進入所述容置槽內的所述液體的流量；所述輸出開關設置於所述容置槽的所述輸出埠，用以控制通過所述輸出埠而流出所述容置槽的所述液體的流量。
5. 如請求項4所述的浮力式發電裝置，其中，所述輸入埠相對於所述容置槽的槽底的一第一距離大於所述輸出埠相對於所述容置槽的槽底的一第二距離，並且所述第一距離與所述第二距離的差值不小於所述第一移動量。
6. 如請求項1至5中任一項所述的浮力式發電裝置，其中，所述發電機組包含有一作動件與一固定件，所述作動件連動於所述第二傳輸部，以使所述作動件能被所述第二傳輸部驅動而相對於所述固定件移動。
7. 如請求項1至5中任一項所述的浮力式發電裝置，其結合於一供水裝置，並且所述驅動模組是作為所述供水裝置的一儲水模組，而所述容置槽內是用來收容所述供水裝置使用的所述液體，以使所述供水裝置在使用所述液體時，能夠連動所述發電模組而產生電力。
8. 一種模組化發電設備，包括：多個浮力式發電裝置，其中任兩個所述浮力式發電裝置相較於地心是位在不同的高度，並且每個所述浮力式發電裝置包含有：一驅動模組，包含：一容置槽；及一開關單元，包含有設置於所述容置槽的一輸出開關，並且所述開關單元選擇性地於所述容置槽設置有一輸入開關，所述開關單元用以控制所述容置槽內容納的一液體的總量；其中，所述驅動模組能以所述開關單元，而使所述容置槽內的所述液體在單位時間內形成不同的液面高度，以產生一液面高度差；以及一發電模組，包含：一浮體，設置於所述容置槽內，並且所述浮體用以浮在所述容置槽內的所述液體上，而能以所述液面高度差而產生一第一移動量；一傳輸機構，具有一第一傳輸部及一第二傳輸部，所述第一傳輸部連接於所述浮體，以使所述傳輸機構能被所述浮體的所述第一移動量帶動，而連動所述第二傳輸部，以使所述第二傳輸部產生一第二移動量；及一發電機組，連動於所述傳輸機構的所述第二傳輸部，並且所述發電機組能運用所述第二傳輸部的所述第二移動量而產生電力；其中，在相較於地心位在不同的高度的任兩個所述浮力式發電裝置中，其中一個高度較高的所述浮力式發電裝置能以所述開關單元，使所述容置槽內的所述液體，流入其中另一個所述浮力式發電裝置的所述容置槽內。
9. 如請求項8所述的模組化發電設備，其中，在每個所述浮力式發電裝置中，所述傳輸機構包含有一距離放大組件，所述傳輸機構能以所述距離放大組件，而使所述第二傳輸部產生的所述第二移動量大於所述第一移動量。