TWI757120B

TWI757120B - 海浪能量轉換器裝置

Info

Publication number: TWI757120B
Application number: TW110109809A
Authority: TW
Inventors: 邱林塗
Original assignee: 邱林塗
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2022-03-01
Also published as: TW202237972A

Abstract

一種海浪能量轉換器裝置，其包含一驅動單元、一連動單元、一帶動單元、一傳動單元以及一能源轉換裝置，透過海浪產生之起伏位能帶動該驅動單元之浮體升降位移，再經由該連動單元、帶動單元以及傳動單元將起伏位能轉換形成一旋轉動能，進而予以發電使用，且該帶動單元係隨著海浪起伏位能的增減，於該第一、二帶動齒輪間帶動變換，以令該傳動軸能透過該第一傳動齒輪、該第二傳動齒輪擇一帶動旋轉而產生能量，達到持續且穩定的能量輸出，以提升能源轉換裝置之發電效率者。

Description

海浪能量轉換器裝置

本發明係關於一種能量轉換結構，尤指一種海浪能量轉換器裝置，將海浪起伏產生之升降位能轉換成旋轉動能以供發電之裝置。

按，習知以自然界蘊藏的物質來發電，目前常用發電方式有核能及火力發電。核能發電是利用重原子核燃料(即U-233、U-235及Pu-239)在核反應器內分裂達鏈鎖反應時所產生的熱能，再藉此熱能或直接產生蒸氣或導至熱交換器產生蒸氣，使熱能轉變為電能，但對核能發電原料來源則並無大量的穩定供應產地，以致其成本亦有走高的趨勢，同時對建造核能發電廠房其成本亦相當高昂，造成許多開發中的國家無法有能力建造電廠，且若以核能發電則存有兩個嚴重的問題：即其一是核廢料的堆積及處理方法，其二是對周遭環境的影響。火力發電主要是以燃燒煤、石油等燃料來產生水蒸氣，以水蒸氣推動渦輪機旋轉繼帶動發電機組發電，而以煤作為火力發電的能源則是極易造成在空氣中排放出粉粒、二氧化硫、氮氧化物(NOX)和二氧化碳的空氣污染物及廢水、粉煤灰、酸雨之類，因此需要有良好的環保措施以防止空氣汙染，且目前在高油價的情況下對火力發電顯然其成本有偏高的缺失。綜上所述，核能及火力發電具有放射性廢料、空氣污染、溫室效應、資源缺乏危機、嚴重影響生態環境、水源污染等問題。

有鑑於此，本發明人於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

本發明所欲解決之技術問題在於針對現有技術存在的上述缺失，提供一種海浪能量轉換器裝置。

上述海浪能量轉換器裝置，其包括：一驅動單元、一連動單元、一帶動單元、一傳動單元以及一能源轉換裝置，該驅動單元設一浮體，該浮體之上表面係直立狀設有一驅動柱，該驅動柱的兩側面設一第一齒牙段以及一第二齒牙段；該連動單元設有一第一連動齒輪以及一第二連動齒輪，該第一、二連動齒輪係分別與該驅動柱之第一、二齒牙段嚙合作動，且該第一連動齒輪搭配組設一第一單向軸承，該第二連動齒輪則搭配組設一第二單向軸承，該第一、二單向軸承帶動旋轉的方向相同，再經由該第一、二單向軸承將該第一、二連動齒輪分別穿套於一第一連動軸以及一第二連動軸的一端，該第一連動軸之另一端係連結一第三連動齒輪，該第二連動軸之另一端係連結一第四連動齒輪；該帶動單元設有一第一帶動齒輪、一帶動軸、一第二帶動齒輪以及一惰輪，該第一帶動齒輪係與該第三、四連動齒輪嚙合作動，且該第一帶動齒輪係搭配組設一第三單向軸承，再透過該第三單向軸承將該第一帶動齒輪單向帶動地套接於該帶動軸一端，該帶動軸中段處係套接連動該第二帶動齒輪，而該帶動軸另一端則連結該惰輪；該傳動單元至少設有一第一傳動齒輪、一第二傳動齒輪、一第三傳動齒輪、一第四傳動齒輪、一第五傳動齒輪、一第六傳動齒輪以及一傳動軸，該第一傳動齒輪係與該第一帶動齒輪嚙合作動，且該第一傳動齒輪係搭配組設一第四單向軸承，該第四單向軸承係單向帶動地穿套接於一第一轉軸，該第一轉軸的另一端與該第二傳動齒輪連結，該第二傳動齒輪係與該第三傳動齒輪嚙合作動，該第三傳動齒輪係經由一第二轉軸與該第四傳動齒輪結合連動，該第五傳動齒輪以及該第六傳動齒輪係分設於該第四傳動齒輪兩側並相互嚙合作動，該第五傳動齒輪係與該第二帶動齒輪嚙合作動，該第六傳動齒輪軸心處則設有該傳動軸；該能源轉換裝置係至少包括一發電機，該發電機係連接該傳動軸將能量轉換成電能並供給、儲存者。

較佳地，該驅動單元設一直立軌道，該浮體係沿著該直立軌道升降作動，且該直立軌道內側係對稱設有二導正輪，二該導正輪係抵靠該驅動柱平面狀之另二側面。

較佳地，該連動單元係安裝於一第一支撐結構上，該第一支撐結構同一平面上設有一第一軸承座以及一第二軸承座，該第一軸承座以及該第二軸承座係供該第一、二連動軸穿設連結，該第一支撐結構係於該第一、二軸承座間設一第三軸承座，該第三軸承座係高於該第一、二軸承座，且該第三軸承座係供該帶動軸一端穿設連結，該第一帶動齒輪以及該第二帶動齒輪間設一第二支撐結構，該第二支撐結構係緊鄰該第一帶動齒輪，並於該第二支撐結構頂端設一第四軸承座以供該帶動軸穿設通過，而該第二帶動齒輪以及該惰輪間設一第三支撐結構，該第三支撐結構頂端設一第五軸承座以供該帶動軸之另一端穿設連結。

較佳地，該第一傳動齒輪以及該第二傳動齒輪間設一第四支撐結構，該第四支撐結構頂端設一第六軸承座以供該第一轉軸穿設連結，該第四傳動齒輪、該第五傳動齒輪以及該第六傳動齒輪係安裝於一第五支撐結構上，該第五支撐結構頂端設一殼體，該第四、五、六傳動齒輪係嚙合排列限制於該殼體內，該第二轉軸係貫穿通過該殼體與該第四傳動齒輪結合連動，又該殼體更穿設一第三轉軸將該第六傳動齒輪串接限制。

較佳地，該惰輪之圓徑面積係大於該第一帶動齒輪之圓面積者。

較佳地，該能源轉換裝置更包括一控制室、複數個發電機、至少一空壓機以及一儲氣桶，該傳動軸所產生之能量係經由該控制室分配至所述發電機進行發電作業，其發電的電流係傳輸至電力公司提供各項用電的使用，另可將能量經控制室分配置所述空壓機壓縮空氣，並儲存至該儲氣桶內，當需要使用電時，該儲氣桶能將氣體送至空氣馬達並傳輸至所述發電機發電，再將發電的電能輸送至電力公司提供各項用電的使用。

對照先前技術之功效：本發明係透過海浪產生之起伏位能帶動該浮體升降位移，再經由該連動單元、帶動單元以及傳動單元將起伏位能轉換形成一旋轉動能，進而予以發電使用，且該帶動單元係隨著海浪起伏位能的增減，於該第一、二帶動齒輪間帶動變換，以令該傳動軸能透過該第一傳動齒輪、該第二傳動齒輪擇一帶動旋轉而產生能量，達到持續且穩定的能量輸出，以提升能源轉換裝置之發電效率者。

〔本發明〕

10:驅動單元

11:浮體

12:驅動柱

121:第一齒牙段

122:第二齒牙段

13:直立軌道

14:導正輪

20:連動單元

21:第一連動齒輪

22:第二連動齒輪

23:第一單向軸承

24:第二單向軸承

25:第一連動軸

26:第二連動軸

27:第三連動齒輪

28:第四連動齒輪

29:第一支撐結構

291:第一軸承座

292:第二軸承座

293:第三軸承座

30:帶動單元

31:第一帶動齒輪

311:第三單向軸承

32:帶動軸

33:第二帶動齒輪

34:惰輪

35:第二支撐結構

351:第四軸承座

36:第三支撐結構

361:第五軸承座

40:傳動單元

41:第一傳動齒輪

411:第四單向軸承

412:第一轉軸

42:第二傳動齒輪

43:第三傳動齒輪

431:第二轉軸

44:第四傳動齒輪

45:第五傳動齒輪

451:第三轉軸

46:第六傳動齒輪

47:傳動軸

48:第四支撐結構

481:第六軸承座

49:第五支撐結構

491:殼體

50:能源轉換裝置

51:控制室

52:發電機

53:空壓機

54:儲氣桶

〔第1圖〕係本發明之立體圖。

〔第2圖〕係本發明之浮體上升位移之示意圖。

〔第3圖〕係本發明之浮體下將位移之示意圖。

〔第4圖〕係本發明之另一視角之浮體上升位移之示意圖。

〔第5圖〕係本發明之另一視角之浮體上升位移之示意圖。

〔第6圖〕係本發明之浮體上升位移之側視圖。

〔第7圖〕係本發明之浮體上升位移之側視圖。

〔第8圖〕係本發明之俯視圖。

〔第9圖〕係本發明之對應第8圖A-A剖線之剖視圖。

〔第10圖〕係本發明之能量轉換之流程示意圖。

為使貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如後：

首先，先請參閱第1、2、4圖所示，一種海浪能量轉換器裝置，其包括：一驅動單元10、一連動單元20、一帶動單元30、一傳動單元40以及一能量轉換裝置50，該驅動單元10設一浮體11，該浮體11之上表面係直立狀設有一驅動柱12，該驅動柱12的兩側面設一第一齒牙段121以及一第二齒牙段122，又該驅動單元10設一直立軌道13，該浮體11係沿著該直立軌道13升降作動，且該直立軌道13內側係對稱設有二導正輪14，二該導正輪14係抵靠該驅動柱12平面狀之另二側面；該連動單元20設有一第一連動齒輪21以及一第二連動齒輪22，該第一、二連動齒輪21、22係分別與該驅動柱12兩側之第一、二齒牙段121、122嚙合作動，且該第一連動齒輪21搭配組設一第一單向軸承23，該第二連動齒輪22則搭配組設一第二單向軸承24，該第一、二單向軸承23、24帶動旋轉的方向相同，再經由該第一、二單向軸承23、24將該第一、二連動齒輪21、22單向帶動地分別穿套於一第一連動軸25以及一第二連動軸26的一端，該第一連動軸25之另一端係連結一第三連動齒輪27，該第二連動軸26之另一端係連結一第四連動齒輪28，又該連動單元20係安裝於一第一支撐結構29上，該第一支撐結構29同一平面上設有一第一軸承座291以及一第二軸承座292，該第一軸承座291以及該第二軸承座292係供該第一、二連動軸25、26穿設連結，該第一支撐結構29係於該第一、二軸承座291、292間設一第三軸承座293，該第三軸承座293係高於該第一、二軸承座291、292；該帶動單元30設有一第一帶動齒輪31、一帶動軸32、一第二帶動齒輪33以及一惰輪34，該第一帶動齒輪31係與該第三、四連動齒輪27、28嚙合作動，且該第一帶動齒輪31係搭配組設一第三單向軸承311，再透過該第三單向軸承311將該第一帶動齒輪31單向帶動地套接於該帶動軸32一端，該帶動軸32中段處係套接連動該第二帶動齒輪33，而該帶動軸32另一端則連結該惰輪34，該惰輪34之圓徑面積係大於該第一帶動齒輪31之圓面積者，又該第三軸承座293係供該帶動軸32一端穿設連結，該第一帶動齒輪31以及該第二帶動齒輪33間設一第二支撐結構35，該第二支撐結構35係緊鄰該第一帶動齒輪31，並於該第二支撐結構35頂端設一第四軸承座351以供該帶動軸32穿設通過，而該第二帶動齒輪33以及該惰輪34間設一第三支撐結構36，該第三支撐結構36頂端設一第五軸承座361以供該帶動軸32另一端穿設連結；該傳動單元40至少設有一第一傳動齒輪41、一第二傳動齒輪42、一第三傳動齒輪43、一第四傳動齒輪44、一第五傳動齒輪45、一第六傳動齒輪46以及一傳動軸47，該第一傳動齒輪41係與該第一帶動齒輪31嚙合作動，且該第一傳動齒輪41係搭配組設一第四單向軸承411，該第四單向軸承411係單向帶動地穿套接於一第一轉軸412，該第一轉軸412的另一端與該第二傳動齒輪42連結，該第二傳動齒輪42 係與該第三傳動齒輪43嚙合作動，該第三傳動齒輪43係經由一第二轉軸431與該第四傳動齒輪44結合連動，該第五傳動齒輪45以及該第六傳動齒輪46係分設於該第四傳動齒輪44兩側並相互嚙合作動，該第五傳動齒輪45係與該第二帶動齒輪33嚙合作動，該第六傳動齒輪46軸心處則設有該傳動軸47，又該第一傳動齒輪41以及該第二傳動齒輪42間設一第四支撐結構48，該第四支撐結構48頂端設一第六軸承座481以供該第一轉軸412穿設連結，該第四、五、六傳動齒輪44、45、46係安裝於一第五支撐結構49上，該第五支撐結構49頂端設一殼體491，該第四、五、六傳動齒輪44、45、46係嚙合排列限制於該殼體491內，該第二轉軸431係貫穿通過該殼體491與該第四傳動齒輪44結合連動，又該殼體491更穿設一第三轉軸451將該第五傳動齒輪45串接限制；該能源轉換裝置50包括一控制室51、一複數台發電機52、至少一空壓機53以及一儲氣桶54，再請由第10圖所示觀之，該傳動軸47所產生之能量係經由該控制室51分配至所述發電機52進行發電作業，其發電的電流係傳輸至電力公司提供各項用電的使用，另可將能量經控制室51分配置所述空壓機53壓縮空氣，並儲存至該儲氣桶54內，當需要使用電時，該儲氣桶54能將氣體經由空氣馬達傳輸至所述發電機52發電，再將發電的電能輸送至電力公司提供各項用電的使用。

其結構實際作動狀態，首先請由第2至7圖所示觀之，該驅動單元10之浮體11係浮設於海面上，透過海浪波動位能帶動該浮體11沿著該直立軌道13上、下位移，同時連動該驅動柱12上、下移動，並利用兩側之第一、二齒牙段121、122與該第一、二連動齒輪21、22嚙合連動，藉此，當該浮體11沿著直立軌道13往上位移時，該第一連動齒輪21係形成順時針旋轉，該第二連動齒輪22則形成逆時針旋轉，並利用帶動方向相同之第一、二單向軸承23、24的配合，使該第一連動齒輪21轉動時得以咬合帶動該第一連動軸25達到該第三連動齒輪27的同步旋轉，進一步利用該第三連動齒輪27帶動該第一帶動齒輪31轉動產生動能，而該第二連動齒輪22轉動時則無法咬合帶動該第二連動軸26形成空轉狀態，以令該第四連動齒輪28不會作功給該第一帶動齒輪31；反之，當該浮體11沿著直立軌道13往下位移時，該第一連動齒輪21係形成逆時針旋轉，該第二連動齒輪22則形成順時針旋轉，此時該第一連動齒輪21無法咬合帶動該第一連動軸25形成空轉狀態，使該第三連動齒輪27不會作功給該第一帶動齒輪31，而該第二連動齒輪22則咬合帶動該第二連動軸26達到第四連動齒輪28的同步轉動，進一步利用該第四連動齒輪28帶動該第一帶動齒輪31轉動產生動能，據此，該浮體11隨著海浪升降起伏時皆能透過該連動單元20有效使該第一帶動齒盤31轉動。

接著同樣由第3至7圖所示觀之，當該帶動單元30的第一帶動齒輪31轉動而產生動能時，該第一帶動齒輪31與該傳動單元40之第一傳動齒輪41嚙合作動，進而將動能經由第一傳動齒輪41傳遞給第二傳動齒輪42，再由該第二傳動齒輪42帶動該第三傳動齒輪43，並同步使該第四傳動齒輪44旋轉作動，再由該第四傳動齒輪44帶動該第六傳動齒輪46，進而透過該第六傳動齒輪46同步帶動該傳動軸47旋轉產生動能，又該第一帶動齒輪31同時經由該帶動軸32連接帶動該惰輪34轉動，使該第一帶動齒輪31轉動產生之動能另會持續傳遞至該惰輪34，並使該惰輪34旋轉作動，藉此，當海浪起伏之升降位能較小時，該連動單元20之第一、二連動齒輪21、22產生的旋轉動能減少，隨之降低該第一帶動齒輪31的旋轉動力，此時已獲得動能且持續轉動之惰輪34轉速則會大於該第一帶動齒輪31的轉速，進而帶動控制該帶動軸32旋轉，並使該第一帶動齒輪31因該第三單向軸承311而脫離控制該帶動軸32形成空轉狀態，再由第8、9圖所示觀之，進一步將該帶動軸32產生之旋轉動能經由該第二帶動齒輪33依序通過該第五傳動齒輪45、第四傳動齒輪44以及該第六傳動齒輪46，最後由該第六傳動齒輪46帶動該傳動軸47產生穩定之旋轉動能，且該第一傳動齒輪41亦透過該第四單向軸承411脫離控制該第二傳動齒輪形成空轉狀態，避免動能干涉而造成能源的減損；反之，若當海浪起伏位能增加變大時，該連動單元20之第一、二連動齒輪21、22產生的旋轉動能則會增加，進一步提升該第一帶動齒輪31的旋轉動力，使該第一帶動齒輪31轉速大於該惰輪34轉速，進而由該第一帶動齒輪31帶動該惰輪34轉動，同時嚙合帶動該第一傳動齒輪41使該傳動軸47產生旋轉動能者。

最後再由第10圖所示觀之，該傳動軸47所產生之能量係經由該控制室51分配至所述發電機52進行發電作業，其發電的電流係傳輸至電力公司提供民生各項用電的使用，若產生有多餘能量時，則可將能量經控制室51分配至所述空壓機53壓縮空氣，並將壓縮空氣儲存至該儲氣桶54內，當需要使用電時，再由該儲氣桶54將氣體經由空氣馬達(圖未表示)傳輸至所述發電機52發電，再將發電的電流輸送至電力公司提供各項用電的使用，達到自需、供給之目的者。

藉上述具體實施例之結構，可得到下述之效益：本發明係透過海浪產生之起伏位能帶動該浮體11升降位移，再經由該連動單元20、帶動單元30以及傳動單元40將起伏位能轉換形成一旋轉動能，進而予以發電使用，且該帶動單元30係隨著海浪起伏位能的增減，於該第一、二帶動齒輪 31、32間可變換帶動狀態，以令該傳動軸47能透過該第一傳動齒輪41、該第二傳動齒輪43擇一帶動旋轉而產生能量，達到持續且穩定的能量輸出，以提升能源轉換裝置50之發電效率者。

綜上所述，本發明確實已達突破性之結構設計，而具有改良之發明內容，同時又能夠達到產業上之利用性與進步性，且本發明未見於任何刊物，亦具新穎性，當符合專利法相關法條之規定，爰依法提出發明專利申請，懇請鈞局審查委員授予合法專利權，至為感禱。

唯以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍；即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。