TWI677623B - 浮球型發電裝置 - Google Patents

Abstract

一種浮球型發電裝置，係利用所處之海水波浪或空氣對流產生之波動來產生電力，其包含一第一浮球、一第二浮球及一連接件；第一浮球設有一第一發電模組，第二浮球設有一第二發電模組，連接件用以連結第一浮球及第二浮球；連接件之一端係連結第一發電模組，並使第一浮球活動於一第一自由度，第一發電模組係透過第一浮球於第一自由度之活動而產生一第一電力；連接件之另一端係連結第二發電模組，並使第二浮球活動於一第二自由度，第二發電模組透過第二浮球於第二自由度之活動而產生一第二電力。

Description

浮球型發電裝置

本發明係關於一種發電裝置，尤指一種利用海水波浪或空氣對流所產生之波動，而驅動預設於浮球內之電樞於磁場中來回轉動，以產生電力之浮球型發電裝置。

隨著科技的日新月異，人類對於能源的仰賴亦日益提昇，目前各式各樣的能源開發已步入一個較為成熟的階段，但此上升趨勢卻帶來了全球暖化及環境破壞的負面結果，對此人類已逐漸摒棄諸如核能及火力等非再生能源之發電方式，轉而將重心轉移至諸如水力、風力、海洋能及太陽能等再生能源之發電方式，希望藉此減緩全球暖化及環境破壞的問題。在上述再生能源之發電方式中，又以海洋能之發電方式最為穩定，相較於其他再生能源之發電方式而言，海洋能之發電方式更不受限於天氣及地形的影響，其原理主要係利用海浪波動的特性，並透過海浪發電裝置將海浪的動能直接或間接轉換成電能。

請參閱中華民國第M492950公告號之新型專 利，該新型專利揭示一種浮筒發電裝置及浮筒發電系統，其係屬於海洋能之發電方式，可有效的將海浪之波動所產生的動能轉換成電能。其中，該浮筒發電裝置包括一浮筒本體及複數發電單元，該些發電單元係設置於該浮筒本體內且彼此連接，該些發電單元之至少二者係非平行，該些發電單元各別包含至少一感應線圈組及設置於該感應線圈組旁之至少一磁鐵，並藉由該感應線圈組與該磁鐵之間的相對運動，使該感應線圈組產生感應電流。至於，該浮筒發電系統則包括複數該浮筒發電裝置、複數連接件及一電處理模組，該些連接件係用以將該些浮筒發電裝置連接在一起，該電處理模組則與該等浮筒發電裝置電性連接。

惟，雖然該新型專利可有效的將海浪之波動所產生的動能轉換成電能，亦可配合海浪在複數波動的方向上具有高的能量轉換效率，但其設計係於各該發電單元皆設有各別的磁電組件(該感應線圈組及該磁鐵)，再於該浮筒本體內設有彼此連接且至少二者係非平行的該些發電單元，最後由複數該浮筒發電裝置組成該浮筒發電系統，換言之，該新型專利的設計過於繁雜，不但不易拆裝維修，且於該浮筒本體內設有該些發電單元，該些發電單元各別的該感應線圈組及該磁鐵亦具有相互干擾的疑慮。由此可見，目前市面上利用海洋能發電之相關技術仍然具有需要改進的空間。

是以，有鑒於上述先前技術所提出的問題，本發明人特別潛心研思及設計組製，冀能提供一種浮球型發電裝置，以供應消費大眾使用。

本發明之主要目的，在於提供一種浮球型發電裝置，其利用海水波浪或空氣對流所產生之波動，而驅動預設於浮球內之電樞於磁場中來回轉動，以產生電力。

本發明之再一目的，在於提供一種浮球型發電裝置，該浮球型發電裝置具有複數浮球，該些浮球各別具有自己的發電模組，可各別根據海水波浪或空氣對流所產生之波動而活動於不同的自由度，再各別的根據於不同的自由度的活動而產生電力。

本發明之另一目的，在於提供一種浮球型發電裝置，藉由將複數該浮球型發電裝置佈設成為大型的發電網路，從而運用在大範圍的海域或空域之中，以利產生更多的電力。

為達上述之目的，本發明之一種浮球型發電裝置，其包含一第一浮球、一第二浮球及一連接件；該第一浮球設有一第一發電模組，該第二浮球設有一第二發電模組，該連接件用以連結該第一浮球及該第二浮球；該連接件之一端係連結該第一發電模組，並使該第一浮球活動於一第一自由度，該第一發電模組係透過該第一浮球於該第一自由度之 活動而產生一第一電力；該連接件之另一端係連結該第二發電模組，並使該第二浮球活動於一第二自由度，該第二發電模組透過該第二浮球於該第二自由度之活動而產生一第二電力。藉此，本發明可確實達成以上目的。

100‧‧‧浮球型發電裝置

1‧‧‧第一浮球

101‧‧‧上半部

102‧‧‧下半部

11‧‧‧第一發電模組

111‧‧‧第一電樞

112‧‧‧磁鐵

113‧‧‧電樞軸

114‧‧‧軸承

116‧‧‧軸承座

117‧‧‧外殼

118‧‧‧軸油封

119‧‧‧炭刷接觸環

13‧‧‧驅動軸

131‧‧‧浮球軸承

132‧‧‧浮球軸承

14‧‧‧驅動齒輪

15‧‧‧小齒輪

16‧‧‧齒輪支持座

17‧‧‧發電底座

18‧‧‧浮球承座

2‧‧‧第二浮球

21‧‧‧第二發電模組

3‧‧‧連接件

31‧‧‧第一連接部

32‧‧‧第二連接部

311‧‧‧第一連軸器

321‧‧‧第二連軸器

4‧‧‧儲電裝置

5‧‧‧電壓調節裝置

6‧‧‧變頻裝置

7‧‧‧變壓器

8‧‧‧市電

第1圖係本發明最佳實施例整體裝置之立體示意圖。

第2圖係本發明最佳實施例部分構件之立體示意圖。

第3圖係本發明最佳實施例部分構件之剖面示意圖。

第4圖係本發明最佳實施例部分構件之座向示意圖。

第5圖係本發明最佳實施例整體裝置之應用示意圖。

為了達成上述各項目的及功效，於此謹搭配圖式，舉一較佳實施例，俾便在此領域中具通常知識者能夠就各項目的據以實施。

請先同時參閱第1圖、第2圖及第3圖，其各別顯示本發明最佳實施例整體裝置之立體示意圖、本發明最佳實施例部分構件之立體示意圖及本發明最佳實施例部分構件之剖面示意圖。如圖所示，本發明之一種浮球型發電裝置100，係利用所處之一媒介產生之波動來產生電力，該浮球型發電 裝置100包含一第一浮球1、一第二浮球2及一連接件3，該第一浮球1及該第二浮球2之間係透過該連接件3彼此連結。在本發明最佳實施例中，該媒介係海水波浪，但其亦可為空氣對流，該第一浮球1及該第二浮球2係呈現空心之型式，但其亦可為實心之型式，又該第一浮球1及該第二浮球2除了球體之型式，其亦可為筒體之型式，而呈現一第一浮筒及一第二浮筒之態樣又，所述之第一浮筒與第二浮筒的浮筒形狀可為園筒形、橢圓形、方形、菱形、四角形、五角形、六角形、多邊形、對稱形或不對稱形。惟本發明並不以最佳實施例為限，合先敘明。

由法拉第的電磁原理可知，一導線在一磁場中旋轉，該導線之兩端會產生一電位差，若該導線連續的定速旋轉，其產生的該電位差之波形將會是規則的正弦波，若該導線旋轉的速度呈現一不穩定的狀態，例如有時快而有時慢，該導線產生的該電位差之波形將會是不規則的正弦波。將其產生的該電位差通過全波整流器，其端點的輸出將可以成為單向的直流電壓。該導線的數量越多，其旋轉的速度越快，該磁場的強度越大，該導線之兩端所產生的該電位差越大，若將複數該導線圍繞形成一電樞，再將該電樞在該磁場中旋轉，該電樞之兩端即可以產生更高的該電位差。

在本發明最佳實施例中，該第一浮球1包含一上半部101及一下半部102，其設有一第一發電模組11，該第二 浮球2設有一第二發電模組21，該第一發電模組11包含一第一電樞111及一第一磁場，該第二發電模組21包含一第二電樞及一第二磁場。試對該第一發電模組11具體言之，該第一發電模組11的基本結構係將由複數導線圍繞形成的該第一電樞111安設於一電樞軸113上，該電樞軸113係由一軸承114支撐，並由一軸承座116安設一外殼117上，該第一磁場則來自於一磁鐵112，該磁鐵112則固定在該外殼117內，該第一電樞軸113係於該軸承114上旋轉，並透過一軸油封118來防止內部的潤滑油外泄，該第一電樞111更透過一炭刷接觸環119電性連接至外部而供外界使用。

承上所述，該第一浮球1於該第一發電模組11之外，更由內部穿至外部的設有一驅動軸13以供外力輸入，該驅動軸13經過一驅動齒輪14，再帶動一小齒輪15，最後轉動該第一電樞111以產生電力。該驅動軸13的一端係由一浮球軸承131支撐，該浮球軸承131設於該第一浮球1的下半部102。該驅動軸13的另一端係由由另一浮球軸承132支撐，該浮球軸承132設於一齒輪支持座16上，該齒輪支持座16設於一發電底座17上，該發電底座17則設於該第一浮球1的下半部102的一浮球承座18上。該浮球承座18則為該第一浮球1的下半部102的一部分，兩者係為一體成型或拆裝式之關係。藉此，即可將如此結構的該第一發電模組11安設於該第一浮球1中，並透過驅動該電樞軸113而產生電力。同理，該第二發電模組21之 該第二電樞及該第二磁場，亦如同該第一發電模組11之該第一電樞111及該第一磁場具備同樣的細部結構，在此即不贅述。

根據上述該第一發電模組11的基本結構，若欲藉此產生電力，則需要有外力對該第一電樞軸11作功，而驅使該第一電樞軸11於該第一磁場中來回轉動，以產生電力。同理，根據該第二發電模組21的基本結構，若欲藉此產生電力，則需要有外力對該該第二電樞作功，而驅使該第二電樞於該第二磁場中來回轉動，以產生電力，在此即不贅述。換言之，在本發明最佳實施例中，該第一電樞111係根據海水波浪或空氣對流之波動，而於該第一磁場中來回轉動以產生一第一電力，該第二電樞係根據海水波浪或空氣對流之波動，而於該第二磁場中來回轉動以產生一第二電力。

請再同時參閱第1圖、第2圖、第3圖及第4圖，其中第4圖顯示本發明最佳實施例部分構件之座向示意圖。如圖所示，一般而言，兩個物體的相對運動包含六個自由度，即沿著X軸、Y軸及Z軸進行直線運動的三個自由度，以及繞著X軸、Y軸及Z軸進行旋轉運動的三個自由度。在本發明最佳實施例中，該連接件3之一端係連結該第一發電模組11，並使該第一浮球1活動於一第一自由度，該第一發電模組11係透過該第一浮球1於該第一自由度之活動而產生該第一電力。該連接件3之另一端係連結該第二發電模組21，並使該第二浮球2活 動於一第二自由度，該第二發電模組21透過該第二浮球2於該第二自由度之活動而產生該第二電力。

承上所述，該連接件3包含一第一連接部31及一第二連接部32，該第一連接部31係朝一第一軸向而連結該第一發電模組11，該第二連接部32係朝一第二軸向而連結該第二發電模組21，在本發明最佳實施例中，該第一連接部31之該第一軸向與該第二連接部32之該第二軸向係呈相互垂直之關係。該第一自由度係該第一浮球1以該第一軸向為基準而進行旋轉運動之自由度者，該第二自由度係該第二浮球2以該第二軸向為基準而進行旋轉運動之自由度者。

更具體言之，該第一浮球1及該第一連接部31係透過一第一連軸器311連結在一起時，此時該連接件3被限定只能有一個自由度，例如繞著X軸進行旋轉運動的自由度，即該第一自由度。同理，該第二浮球2及該第二連接部32係透過一第二連軸器321連結在一起時，此時該連接件3被限定只能有一個自由度，例如繞著Y軸進行旋轉運動的自由度，即該第二自由度。該第一浮球1及該第二浮球2經由該連接件3連結之後，由於該連接件3之該第一連接部31與該第二連接部32係呈相互垂直之關係，該第一浮球1及該第二浮球2之間被限定只能有一個自由度，即該第一自由度或該第二自由度。

承上所述，一旦將該浮球型發電裝置100置於海面上或懸掛於風中，其將因為海水波浪或空氣對流產生之波 動，造成該第一浮球1及該第二浮球2將不斷的做相對運動，且一次只做一個自由度的相對運動，如此永不止息。換言之，在該第一浮球1及該第二浮球2做相對運動的過程之中，該第一浮球1將驅動該第二浮球2的該第二電樞，而該第二浮球2同時亦將驅動該第一浮球1的該第一電樞111，如此的相對運動可以同時驅動該第一電樞111及該第二電樞，亦即其將形成一種靠海水波浪或空氣對流產生之波動即可永恆發電的發電裝置。

請再同時參閱第1圖及第5圖，其中第5圖顯示本發明最佳實施例整體裝置之應用示意圖。如圖所示，更進一步言之，若將複數該浮球型發電裝置100所有的該些第一浮球1或該些第二浮球2串聯在一起，再將每一該些第一浮球1或該些第二浮球2的電壓輸出端並聯在一起，其產生之該些第一電力或該些第二電力將可以達到足夠且可被利用的量。值得一提的是，該些第一浮球1產生之該些第一電力或該些第二浮球2所產生之該些第二電力，即輸出的直流電壓，可以直接連接至一儲電裝置4加以充電，例如蓄電池，亦可連接一電壓調節裝置5，使其該些第一電力或該些第二電力維持在一定的範圍之內，再連接上一變頻裝置6，使該些第一電力或該些第二電力由直流電壓轉成交流電壓，最後連接上一變壓器7，即可與一市電8並聯。

綜上所述，本發明所提供之浮球型發電裝置，其 於實際操作使用時，確實能達到預期之功效及目的，故本發明誠為實用性優異且符合新穎性、進步性及產業利用性之專利要件者，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本發明，以保障發明人之辛苦研發，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

Claims (5)

1. 一種浮球型發電裝置，其包含：一第一浮球，其設有一第一發電模組；一第二浮球，其設有一第二發電模組；以及一連接件，其用以連結該第一浮球及該第二浮球，其中，該連接件之一端係連結該第一發電模組，並使該第一浮球活動於一第一自由度，該第一發電模組係透過該第一浮球於該第一自由度之活動而產生一第一電力，又，該連接件之另一端係連結該第二發電模組，並使該第二浮球活動於一第二自由度，該第二發電模組透過該第二浮球於該第二自由度之活動而產生一第二電力；其中，該連接件包含一第一連接部及一第二連接部，該第一連接部係朝一第一軸向而連結該第一發電模組之一驅動軸，該第二連接部係朝一第二軸向而連結該第二發電模組之一驅動軸，該第一連接部之該第一軸向與該第二連接部之該第二軸向係呈相互垂直；該第一自由度為該第一浮球以該第一軸向為基準而進行旋轉運動之自由度者，該第二自由度為該第二浮球以該第二軸向為基準而進行旋轉運動之自由度者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之浮球型發電裝置，其中，該第一發電模組包含一第一電樞及一第一磁場，該第一電樞係根據該媒介之波動，而於該第一磁場中來回轉動以產生該第一電力。
3. 如申請專利範圍第1項所述之浮球型發電裝置，其中，該第二發電模組包含一第二電樞及一第二磁場，該第二電樞係根據該媒介之波動，而於該第二磁場中來回轉動以產生該第二電力。
4. 如申請專利範圍第1項所述之浮球型發電裝置，其中，該第一浮球及該第二浮球亦可為一第一浮筒及一第二浮筒之型式者，又，所述之第一浮筒與第二浮筒可為浮筒形狀可為圓筒形、橢圓形、方形、菱形、四角形、五角形、六角形、多邊形、對稱形或不對稱形。
5. 如申請專利範圍第1項所述之浮球型發電裝置，其中，該第一電力及該第二電力係各別耦接至一儲電裝置或一市電之一者。