TWI817393B - 海浪發電系統 - Google Patents

Abstract

一種海浪發電系統，包含一發電裝置、二浮導裝置及一控制裝置，該發電裝置包括一框架單元、一葉輪及一可將該葉輪的旋轉動能轉換成電能的發電單元，該等浮導裝置可擺動地分別樞接於該發電裝置的兩側，每一浮導裝置包括一樞接於該框架單元的樞接端部、一相反於該樞接端部的擺動端部，以及多數連接於該樞接端部與該擺動端部之間的浮導板，該控制裝置可控制該等浮導裝置的擺動端部在一互相遠離的展開狀態與一互相趨近的收合狀態之間轉換。藉此，配合風浪大小可利用該控制裝置控制該等浮導裝置的開合，以避免損壞海浪發電系統。

Description

海浪發電系統

本發明是有關於一種綠能發電設備，特別是指一種利用大自然資源產生電能的海浪發電系統。

目前電力取得的方式繁多，其中又以火力、水力、核能等等發電方式居多，而火力、核能發電生成電能所佔的比率最重也最高，但兩者卻需以非再生能源，如煤炭、石油、液化天然氣、鈾等等作為能量產生的媒介，而透過這些非再生能源雖然能快速而有效地取得能源，並將之轉為電能，但是以目前廣泛使用來看，在不久的將來，這些非再生能源將會消耗殆盡，況且，目前環保意識的逐漸抬頭，而以這些非再生能源取得電能卻會對環境造成危害，因此，有不少使用到非再生能源等等的領域都漸漸走向開發可再生循環使用之能源，而電能的取得方式也逐漸有運用到太陽能、風力、海洋潮汐、海流等等範疇。

海洋能源之蘊藏可觀，諸如海洋溫差、波浪、潮汐或是海流都是相當大的海洋資源，若能將其開發應用，除了可降低消費能源的利用外，更可兼顧到環境保護的觀念，因此，以海洋諸多特 性來取得能源發電已是近世紀來研究發展的重點。

例如中華民國專利證書號I728930、M611454、M574634...等，都是利用海洋波浪能源進行發電，發明人鑒於海洋波浪能源取之不竭、用之不盡，遂而進行開發與研究，終有本發明之問世。

因此，本發明的目的，即在提供一種利用海浪的動能轉換成電能的海浪發電系統。

於是，本發明的海浪發電系統，包含一發電裝置、二浮導裝置及一控制裝置。該發電裝置包括一框架單元、一可轉動地軸設於該框架單元的葉輪，以及一連結於該葉輪且可將該葉輪的旋轉動能轉換成電能的發電單元，該等浮導裝置可擺動地分別樞接於該發電裝置的兩側，每一浮導裝置包括一樞接於該框架單元的樞接端部、一相反於該樞接端部的擺動端部，以及多數連接於該樞接端部與該擺動端部之間的浮導板，該控制裝置可控制該等浮導裝置的擺動端部在一互相遠離的展開狀態與一互相趨近的收合狀態之間轉換。

本發明的功效在於：配合風浪大小可利用該控制裝置自動控制該等浮導裝置進行開合，以避免損壞海浪發電系統，可延長使用壽命。

10:發電裝置

11:框架單元

111:主框架

112:支撐柱

113:地錨

12:葉輪

13:導浪單元

131:入浪端

132:出浪端

133:導柱

134:內孔

135:管壁

136:滑塊

137:開槽

138:延伸片

14:發電單元

20:浮導裝置

201:樞接端部

202:擺動端部

203:浮導板

21:浮箱

22:導管

221:主管段

222:歧管段

223:下導出管段

224:側導出管段

225:噴孔

23:安全閥

24:主箱體

241:中段部

242:上段部

243:下段部

244:內側面

245:外側面

246:導孔

247:第一接頭

248:第二接頭

249:樞耳

25:平衡翼

204:彈性元件

205:連通管

30:控制裝置

31:浮桶

32:電動絞盤

33:控制單元

34:波潮儀

35:數據採集單元

36:主機箱

37:太陽能板

38:主連動索

4:側連動單元

40:管碟

41:碟體

42:引管

43:安全閥

44:連接孔

5:副電動絞盤

6:副連動索

50:彈性元件

60:串接管

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明海浪發電系統一實施例的一立體組合圖，說明二浮導裝置的擺動端部在互相遠離的展開狀態；圖2是該實施例一發電裝置的一立體組合示意圖；圖3是該實施例一浮導裝置的一不完整的立體組合示意圖；圖4是該實施例的一浮導板的一立體組合示意圖；圖5是該實施例的浮導板的另一立體組合示意圖；圖6是該實施例的浮導裝置的浮導板的立體配置示意圖；圖7是該實施例一控制裝置的一局部立體示意圖，說明一浮桶、一電動絞盤、一主連動索、一控制單元、一波潮儀、一數據採集單元、一主機箱及一太陽能板；圖8是該實施例一控制裝置的一平面示意圖；圖9是該實施例的控制裝置的另一局部立體示意圖，說明一數據採集單元安裝於浮導板；圖10是該實施例的控制裝置的一側連動單元的一局部立體組合示意圖，說明該側連動單元具有多數管碟及多數彈性元件；圖11是該實施例的控制裝置的側連動單元的一立體配置示意圖；及 圖12是該實施例的控制裝置的一收合及沉降示意圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明海浪發電系統的一實施例，適合設置於海岸邊的潮間帶上，並包含一發電裝置10、二浮導裝置20及一控制裝置30。

配合參閱圖2，該發電裝置10包括一框架單元11、一可轉動地軸設於該框架單元11的葉輪12、一安裝於該框架單元11的導浪單元13，以及一連結於該葉輪12且可將該葉輪12的旋轉動能轉換成電能的發電單元14。該框架單元11包括一主框架111、多數連接於該主框架111的支撐柱112，以及多數將該等支撐柱112固設於潮間帶的地錨113。該葉輪12軸設於該主框架111，該導浪單元13安裝於該框架單元11的前側且呈漏斗狀，並具有一朝向海洋的入浪端131，以及一沿一進浪方向(如圖2的箭頭所示)相反於該入浪端131且趨近於該葉輪12的出浪端132，該入浪端131的開口大於該出浪端132，由該入浪端131朝該出浪端132延伸時逐漸收束。該導浪單元13還具有二分別安裝於該入浪端131且呈豎立狀的導柱133，每一導柱133呈中空管狀，並具有一可界定出一內孔134的管壁135，以及二可移動的設置於該內孔134內部的滑塊136，該管壁 135具有一沿長軸向延伸且由該內孔134連通至外部的開槽137，該等滑塊136具有一伸出於該管壁135外部的延伸片138。

配合參閱圖3至圖6，該等浮導裝置20可擺動地分別樞接於該發電裝置10的該等導柱133，每一浮導裝置20包括一樞接於該發電裝置10的樞接端部201、一相反於該樞接端部201的擺動端部202、多數連接於該樞接端部201與該擺動端部202之間的浮導板203、多數連接於該等浮導板203之間的彈性元件204，以及多數連通管205。

每一浮導板203具有一呈中空狀的浮箱21、一由外部穿入至該浮箱21內部的導管22，以及一安裝於該浮箱21的安全閥23。每一浮箱21具有一主箱體24，以及一相交連通於該主箱體24一側的平衡翼25，該主箱體24具有一豎直狀的中段部241、一連通於該中段部241且呈傾斜設置的上段部242、一連通於該中段部241且呈傾斜設置的下段部243，以及兩對分別設置於該中段部241兩側的樞耳249，該中段部241具有一內側面244，以及一相反於該內側面244的外側面245，該上段部242由下朝上延伸時也朝相向的另一浮導裝置20逐漸偏斜延伸，該上段部242具有一設於頂部的導孔246、一設於該導孔246一側的第一接頭247，以及一設於該第一接頭247一側的第二接頭248，該下段部243由上朝下延伸時也朝相向的另一浮導裝置20逐漸偏斜延伸。該平衡翼25呈倒L形且相交於該 外側面245並連通於該中段部241。該導管22具有一由該上段部242延伸至下段部243且連通於該導孔246的主管段221、一相連通於該主管段221且由該中段部241延伸至該平衡翼25末端的歧管段222、一相交連通於該主管段221且位於該下段部243底端的下導出管段223，以及一相交連通於該歧管段222且位於該平衡翼25末端的側導出管段224，該下導出管段223與該側導出管段224各具有多數噴孔225。該安全閥23安裝於該第二接頭248。透過該等連通管205與該等導管22將空氣或水導入於該等浮箱21內部，可控制該等浮導板203浮起或沉降。該等彈性元件204分別連接於兩個相鄰的浮導板203的樞耳249。相鄰於該等導柱133的浮箱21的樞耳249與該等滑塊136的延伸片138互相樞接。每一連通管205分別連接於其中一浮箱21的第一接頭247與相鄰另一個浮箱21的導孔246，該等浮導板203透過該等連通管205互相串連。

該控制裝置30可控制該等浮導裝置20的擺動端部202在一互相遠離的展開狀態(見圖1)與一互相趨近的收合狀態(見圖12)之間轉換。如圖7至圖11所示且配合參圖1，該控制裝置30包括一相對於該框架單元11定位的浮桶31、一安裝於該浮桶31的電動絞盤32、一安裝於該浮桶31的控制單元33、一電連接於該控制單元33的波潮儀34、三分別安裝於該浮桶31與該等擺動端部202的數據採集單元35、一安裝於該浮桶31的主機箱36、一安裝於該浮桶31 的太陽能板37、一受該電動絞盤32驅動的主連動索38、二連接於該主連動索38與該等浮導裝置20的擺動端部202之間的側連動單元4、二分別位於該發電裝置10兩側且呈固定的副電動絞盤5，以及二分別受該等副電動絞盤5驅動的副連動索6，該等副連動索6分別連接於對應的浮導裝置20的擺動端部202，該等副電動絞盤5與該電動絞盤32同步啟動，且該電動絞盤32捲收該主連動索38時，該等副電動絞盤5釋放該等副連動索6，該電動絞盤32釋放該主連動索38時，該等副電動絞盤5捲收該等副連動索6。該波潮儀34監測的波潮數據及該等數據採集單元35接收確定所在位置的訊號傳至該控制單元33，經過運算得出該等數據採集單元35的相對位置，該波潮儀34監測的波潮數據高於一預定值時，該控制單元33控制該電動絞盤32捲收該主連動索38、該電動絞盤32釋放該主連動索38，該波潮儀34監測的波潮數據低於一預定值時，該控制單元33控制該電動絞盤32釋放該主連動索38、該電動絞盤32捲收該主連動索38。該主機箱36具有控制板及蓄電池，該數據式採集單元35附有長效可替換式電池。

每一側連動單元4具有多數連接於該該等擺動端部202與該主連動索38之間的管碟40、多數連接於該等管碟40之間的彈性元件50，以及多數串接管60。每一管碟40具有一呈中空狀的碟體41、一設於該碟體41頂部且由外部穿入至該碟體41內部的引管 42、一設於該碟體41頂部1的安全閥43，以及一設於該碟體41頂部的連接孔44，透過該串接管60將空氣或水導入於該碟體41內部，可控制該管碟40浮起或沉降。每一串接管60連接於其中一管碟40的引管42與相鄰另一個管碟40的連接孔44，該等管碟40透過該等串接管60互相串連，且可與該等浮箱21相連通。

為供進一步瞭解本發明各元件配合所產生的作用、運用技術手段，以及所預期達成的功效，將再說明如下，相信當可由此而對本發明有更深入且具體的瞭解。

如圖1所示，適用於風浪較小的狀態，且透過該波潮儀34監測波潮數據低於預定值，該控制單元33控制該電動絞盤32釋放該主連動索38，該等浮導裝置20的擺動端部202之間具有較大的寬度，該等浮導裝置20的擺動端部202在一互相遠離的展開狀態。該等浮導裝置20如漏斗狀而可導入海浪，且使海浪集中朝該發電裝置10的導浪單元13衝入，海浪受到該導浪單元13導引會衝擊該葉輪12，進而利用該發電單元14將該葉輪12的旋轉動能轉換成電能，進而達到海浪發電目的。

在圖1的狀態，且參圖4至圖6，若是該等浮箱21內部原本有水，因為水的重量會導致該等浮箱21下沉，則該等浮導裝置20的該等浮導板203透過該等連通管205與該等導管22將空氣導入於該等浮箱21內部(可透過設置於岸上的空壓機進行輸氣，圖未示)， 每一導管22的下導出管段223與該側導出管段224的該等噴孔225噴出空氣，則會將原本存在於其中一浮箱21內部的水自該等連通管205導引至下一個浮箱21，且由最後一個浮箱21排出至外部，直到該等浮箱21完全充滿空氣，如此一來，就可控制該浮導板203浮起。同時，該等側連動單元4的管碟40也透過該等引管42將空氣導入於該碟體41內部，可控制該管碟40浮起。

如圖12所示，當該波潮儀34監測的波潮數據高於預定值時，該控制單元33控制該電動絞盤32捲收該主連動索38，該主連動索38會再牽動該等側連動單元4，且改變該等側連動單元4的夾持角度，並連動該等浮導裝置20的擺動端部202呈互相趨近的一收合狀態。

在圖12的狀態，且參圖4至圖6，若是該等浮箱21內部原本充滿空氣，則該等浮導裝置20的該等浮導板203透過該等連通管205與該等導管22將海水導入於該等浮箱21內部(可透過設置於岸上的抽水設備，圖未示)，每一導管22的下導出管段223與該側導出管段224的該等噴孔225噴出水，則會將原本存在於其中一浮箱21內部的空氣自該等連通管205排出至下一個浮箱21，直到該等浮箱21完全充滿水，如此一來，就可控制該浮導板203重量增加而導致該等浮箱21下沉。且可確保該等浮導裝置20不受過大的海浪沖擊而損毀，可以延長發電系統的使用壽命。同時，該等側連動單元 4的管碟40也透過該等引管42將水導入於該等碟體41內部，可控制該等管碟40下沉。

以下再就本發明各部件的功能進行說明：

一、利用該等浮導裝置20的該等浮導板203之間連接有該等彈性元件204，可以吸收該等浮導裝置20的變形能量，防止海浪衝擊產生損壞。也利用該等側連動單元4的該等管碟40之間連接有該等彈性元件50，也可以吸收該等側連動單元4的變形能量，防止海浪衝擊產生損壞。

二、利用空氣或海水導入於該等浮箱21內部，可控制該浮導板203浮起或下沉，也可將空氣或海水導入於該等碟體41內部，可控制該等管碟40浮起或下沉，除了可防止海浪衝擊而損壞設備，且空氣與海水取之不盡、用之不竭，操作成本低。

三、透過該控制裝置30可控制該等浮導裝置20的擺動端部202在互相遠離的展開狀態(見圖1)與互相趨近的收合狀態(見圖12)之間轉換。且利用該波潮儀34可精準監測的波潮數據及該等數據採集單元35接收確定所在位置的訊號傳至該控制單元33，經過運算得出該等數據採集單元35的相對位置，可以精準控制該等浮導裝置20的擺動端部202的展開狀態與收合狀態的操作時間，操控完全自動化，操控容易。

綜上所述，本發明海浪發電系統的整體配合，可以穩定 發電、延長使用壽命，確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

10:發電裝置 11:框架單元 13:導浪單元 20:浮導裝置 201:樞接端部 202:擺動端部 203:浮導板 30:控制裝置 31:浮桶 32:電動絞盤 33:控制單元 34:波潮儀 35:數據採集單元 37:太陽能板 38:主連動索 4:側連動單元 40:管碟 5:副電動絞盤 6:副連動索

Claims (9)

1. 一種海浪發電系統，包含：一發電裝置，包括一框架單元、一可轉動地軸設於該框架單元的葉輪，以及一連結於該葉輪且可將該葉輪的旋轉動能轉換成電能的發電單元；二浮導裝置，可擺動地分別樞接於該發電裝置的兩側，每一浮導裝置包括一樞接於該框架單元的樞接端部、一相反於該樞接端部的擺動端部，以及多數連接於該樞接端部與該擺動端部之間的浮導板；及一控制裝置，可控制該等浮導裝置的擺動端部在一互相遠離的展開狀態與一互相趨近的收合狀態之間轉換，該控制裝置包括一相對於該框架單元定位的浮桶、一安裝於該浮桶的電動絞盤、一受該電動絞盤驅動的主連動索，以及二連接於該主連動索與該等浮導裝置的擺動端部之間的側連動單元，啟動該電動絞盤可捲收或釋放該主連動索，且改變該等側連動單元的夾持角度，並連動該等浮導裝置的擺動端部在互相遠離的展開狀態與互相趨近的收合狀態之間轉換。
2. 如請求項1所述的海浪發電系統，其中，該控制裝置還包括二分別位於該發電裝置兩側且呈固定的副電動絞盤，以及二分別受該等副電動絞盤驅動的副連動索，該等副連動索分別連接於對應的浮導裝置的擺動端部，該等副電動絞盤與該電動絞盤同步啟動，且該電動絞盤捲收該主連動索時，該等副電動絞盤釋放該等副連動索，該電動絞 盤釋放該主連動索時，該等副電動絞盤捲收該等副連動索。
3. 如請求項2所述的海浪發電系統，其中，該控制裝置還包括一安裝於該浮桶的控制單元、一電連接於該控制單元的波潮儀、三分別安裝於該浮桶與該等擺動端部的數據採集單元、一安裝於該浮桶的主機箱，以及一安裝於該浮桶且供應該主機箱電源的太陽能板，該主機箱具有控制板及蓄電池，該等數據式採集單元附有長效可替換式電池，該波潮儀監測的波潮數據及該等數據採集單元接收確定所在位置的訊號傳至該控制單元，經過運算得出該等數據採集單元的相對位置，該波潮儀監測的波潮數據高於一預定值時，該控制單元控制該電動絞盤捲收該主連動索，該波潮儀監測的波潮數據低於一預定值時，該控制單元控制該電動絞盤釋放該主連動索。
4. 如請求項1所述的海浪發電系統，其中，每一浮導裝置還包括多數連接於該等浮導板之間的彈性元件。
5. 如請求項1所述的海浪發電系統，其中，該等浮導裝置的每一浮導板具有一呈中空狀的浮箱、一穿設於該浮箱內部的導管，以及一安裝於該浮箱的安全閥，透過該導管將空氣或水導入於該浮箱內部，可控制該浮導板浮起或沉降。
6. 如請求項4所述的海浪發電系統，其中，該等浮導裝置的每一浮箱具有一主箱體，以及一相交連通於該主箱體一側的平衡翼，該主箱體具有一豎直狀的中段部、一連通於該中段部且呈傾斜設置的上段部，以及一連通於該中段部且 呈傾斜設置的下段部，該中段部具有一內側面，以及一相反於該內側面的外側面，該上段部由下朝上延伸時也朝相向的另一浮導裝置逐漸偏斜延伸，該下段部由上朝下延伸時也朝相向的另一浮導裝置逐漸偏斜延伸，該平衡翼呈倒L形且相交於該外側面並連通於該中段部，對應於該浮箱的導管具有一由該上段部延伸至下段部的主管段、一相連通於該主管段且由該中段部延伸至該平衡翼末端的歧管段、一相交連通於該主管段且位於該下段部底端的下導出管段，以及一相交連通於該歧管段且位於該平衡翼末端的側導出管段，該下導出管段與該側導出管段各具有多數噴孔。
7. 如請求項5所述的海浪發電系統，其中，該等浮導裝置的每一浮導板的浮箱具有一設於頂部的導孔、一設於該導孔一側的第一接頭，以及一設於該第一接頭一側的第二接頭，每一浮導裝置還包括多數連通管，每一連通管連接於其中一浮箱的第一接頭與相鄰另一個浮箱的導孔，該等浮導板透過該等連通管互相串連，該安全閥安裝於該第二接頭。
8. 如請求項1所述的海浪發電系統，其中，該控制裝置的側連動單元具有多數設置於該樞接端部與該擺動端部之間的管碟，以及多數連接於該等管碟之間的彈性元件，每一管碟具有一呈中空狀的碟體、一由外部穿入至該碟體內部的引管，以及一安裝於該碟體的安全閥，透過該引管將空氣或水導入於該碟體內部，可控制該管碟浮起或沉降。
9. 如請求項8所述的海浪發電系統，其中，該控制裝置的側連動單元的每一管碟還具有一設於該碟體頂部的連接孔，每一控制裝置還包括多數串接管，每一串接管連接於其中一管碟的引管與相鄰另一個管碟的連接孔，該等管碟透過該等串接管互相串連。

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