TWI822296B - 熱能複合發電裝置 - Google Patents
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Abstract
本創作係一種熱能複合發電裝置，其包含聚熱台、設置於聚熱台上的氣旋管以及風力發電模組，聚熱台包含台架以及分別設置於台架的透光罩、反射鏡及聚光鏡組，氣旋管設於聚熱台並包含迴流道以及延伸通道，風力發電模組係設置於氣旋管上，熱能複合發電裝置能藉由聚熱台的反射鏡及聚光鏡組匯聚陽光以加熱空氣，使熱空氣進入氣旋管並形成氣流，同時利用氣旋管的迴流道搭配延伸通道的結構提高氣流的流速，以提高氣流對風力發電模組的作用力，藉此達到發電的目的。
Description
本創作係一種熱能複合發電裝置，尤指能利用陽光的熱能，並配合空氣熱對流的原理產生穩定風力進行發電之熱能複合發電裝置。
太陽所發出的陽光能提供地球足夠的光與熱，使生物得以在地球上生存，且在地球公轉與自轉的過程中，地球表面溫度會隨著陽光照射時間長短，並衍生出如春夏秋冬的季節變化，而地球表面的空氣會隨著溫度變化而產生熱空氣上升、冷空氣遞補的對流現象，進而形成如「季風」、「颶風」、「颱風」或是「龍捲風」等自然現象，因此，為了能利用風力這種再生能源，人們發展出風力發電機，藉由接受空氣對流時產生的風力所帶來的動能轉換成電能，以達到發電的目的。
然而自然界的風力大小以及風向容易受到季節、環境變化而不同，屬於間歇性的再生能源，導致現今的風力發電機所能提供的發電效率有限，因此，要如何利用陽光的熱能，並配合空氣熱對流的原理產生穩定風力進行發電，為本創作申請人主要的研究方向。
本創作之主要目的在於提供一熱能複合發電裝置，希藉此利用陽光的熱能，並配合空氣熱對流的原理產生穩定風力進行發電。
為達成前揭目的，本創作之熱能複合發電裝置包含：
一聚熱台，其包含一台架、一透光罩、一反射鏡以及複數聚光鏡組，該透光罩係設置於該台架上方，該透光罩中央形成有一開孔，該反射鏡係設置於該台架並位在該透光罩的下方，所述反射鏡與該透光罩之間形成有一聚光空間，所述聚光空間內形成有一聚焦區，所述聚焦區係位於該透光罩的開口下方，該複數聚光鏡組係設置於該透光罩上方，該反射鏡能將陽光匯聚於該聚焦區內，該複數聚光鏡組能分別將陽光聚焦於該聚光空間中；一氣旋管，其係設置於該聚熱台上方，該氣旋管包含一迴流道以及一延伸通道，該迴流道包含依序連接之一氣流入口段、一第一迴流段以及一第二迴流段，該氣流入口段係連通該透光罩的開孔並自該透光罩向上延伸，該第一迴流段係連接該氣流入口段的頂端並彎曲向下延伸，該第二迴流段係連接該地一迴流段並向上彎曲延伸，該延伸通道包含一延伸段及一氣流出口段，該延伸段係連接該迴流道的第二迴流段並向上延伸，該氣流出口段係連接該延伸段，且該氣流出口段的管徑向上尺寸漸縮，並形成有一氣流出口；以及一風力發電模組，其係設置於該氣旋管的氣流出口段處，所述風力發電模組能接收所述氣流出口段的氣流出口處之風力並轉化成電能。
其中，所述反射鏡能包含複數反射鏡片，該複數反射鏡片係環繞並排呈錐狀，該複數反射鏡片能將陽光反射至該聚焦區；或是，所述反射鏡為弧形的一凹面鏡，所述反射鏡能將陽光匯聚於所述聚焦區。
其中，每一聚光鏡組包含一調整座及一凸透鏡片，所述凸透鏡片係能調整傾角地設置於該調整座上。
此外，所述熱能複合發電裝置包含一沼氣噴管，所述沼氣噴管係自該聚熱台的底部穿過該反射鏡的中央，且所述沼氣噴管係延伸至該聚光空間的聚焦區下方，並形成有一噴口。
另外，所述熱能複合發電裝置包含一支撐架，所述支撐架能連接並支撐該氣旋管。
本創作熱能複合發電裝置能設置於室外，並藉由所述聚熱台接收太陽的陽光，其中，當陽光照射於所述聚熱台時，陽光能透過所述聚光鏡組及反射鏡組將陽光匯聚在所述聚光空間的聚焦區中，藉此能利用陽光匯聚所產生的熱能提高聚焦區處的空氣溫度，而所述聚焦區的空氣溫度上升後會進入該氣旋管中。
此時，所述氣旋管的迴流道會在熱空氣不斷進入而使第一迴流段與第二迴流段分別呈現高壓與低壓狀態，利用空氣會自高壓區域移動至低壓區域的特性而形成氣流，並搭配延伸通道的延伸段以及氣流出口段，使氣流在通過所述延伸段及氣流出口段的過程受到煙囪效應以及氣流出口的縮口影響，而進一步提高氣流速度，藉此提高氣流對所述風力發電模組的作用力，以達到發電的目的。
10:聚熱台
11:台架
12:透光罩
121:開孔
13:反射鏡
131:反射鏡片
14:聚光鏡組
141:調整座
142:凸透鏡片
15:聚光空間
16:聚焦區
20:氣旋管
21:迴流道
211:氣流入口段
212:第一迴流段
213:第二迴流段
22:延伸通道
221:延伸段
222:氣流出口段
30:風力發電模組
40:沼氣噴管
41:噴口
50:支撐架
圖1：為本創作熱能複合發電裝置之一種較佳實施例之立體外觀示意圖。
圖2：為本創作熱能複合發電裝置之側視平面示意圖。
圖3：為圖2之剖面示意圖。
圖4：為本創作熱能複合發電裝置之聚熱台照射陽光之示意圖。
圖5：為本創作熱能複合發電裝置之氣流進入氣旋管的迴流道及延伸通道的示意圖。
圖6：為本創作熱能複合發電裝置之氣流通過延伸通道的氣流出口段並通過風力發電模組之示意圖。
圖7：為本創作熱能複合發電裝置之聚光鏡組之調整凸透鏡片之示意圖(一)。
圖8：為本創作熱能複合發電裝置之聚光鏡組之調整凸透鏡片之示意圖(二)。
圖9：為本創作熱能複合發電裝置之使用沼氣輔助燃燒之示意圖。
請參閱圖1至圖3，為本創作熱能複合發電裝置之一種較佳實施例，其包含一聚熱台10、一氣旋管20及一風力發電模組30。
如圖1至圖3所示，該聚熱台10包含一台架11、一透光罩12、一反射鏡13以及複數聚光鏡組14，該透光罩12係設置於該台架11上方，該透光罩12中央形成有一開孔121，該反射鏡13係設置於該台架11並位在該透光罩12的下方，所述反射鏡13與該透光罩12之間形成有一聚光空間15，所述聚光空間15內形成有一聚焦區16，所述聚焦區16係位於該透光罩12的開口下方，該複數聚光鏡組14係設置於該透光罩12上方，該反射鏡13能將陽光匯聚於該聚焦區16內，該複數聚光鏡組14能分別將陽光聚焦於該聚光空間15中。
其中，如圖1、圖3所示，本創作熱能複合發電裝置的所述反射鏡13主要係用以將陽光聚焦於所述聚焦區16內，所述反射鏡13能包含複數反射鏡片131，該複數反射鏡片131係環繞並排呈錐狀，並藉由該複數反射鏡片131能將陽光反射至該聚焦區16；或是更佳的是，所述反射鏡13能直接為弧形的一凹面鏡，所述反射鏡13能將陽光匯聚於所述聚焦區16。
另外，如圖1、圖7、圖8所示，每一聚光鏡組14包含一調整座141及一凸透鏡片142，所述凸透鏡片142係能調整傾角地設置於該調整座141上。
如圖1至圖6所示，該氣旋管20係設置於該聚熱台10上方，該氣旋管20包含一迴流道21以及一延伸通道22，該迴流道21包含依序連接之一氣流入口段211、一第一迴流段212以及一第二迴流段213，該氣流入口段211係連通該透光罩12的開孔121並自該透光罩12向上延伸，該第一迴流段212係連接該氣流入口段211的頂端並彎曲向下延伸，該第二迴流段213係連接該地一迴流段並向上彎曲延伸，該延伸通道22包含一延伸段221及一氣流出口段222，該延伸段221係連接該迴流道21的第二迴流段213並向上延伸，該氣流出口段222係連接該延伸段221，且該氣流出口段222的管徑向上尺寸漸縮，並形成有一氣流出口。
如圖1、圖6所示，該風力發電模組30係設置於該氣旋管20的氣流出口段222處，所述風力發電模組30能接收所述氣流出口段222的氣流出口處之風力並轉化成電能。
此外，如圖1至圖3所示，所述熱能複合發電裝置包含一沼氣噴管40，所述沼氣噴管40係自該聚熱台10的底部穿過該反射鏡13的中央，且所述沼氣噴管40係延伸至該聚光空間15的聚焦區16下方，並形成有一噴口41，所述沼氣噴管40能連接外部的沼氣源，並能依據使用需求而開啟或關閉。
另外，如圖1、圖2所示，所述熱能複合發電裝置包含一支撐架50，所述支撐架50能連接並支撐該氣旋管20。
如圖4所示，本創作熱能複合發電裝置能設置於室外，並藉由所述聚熱台10接收太陽的陽光，而陽光在照射聚熱台10時，所述聚光鏡組14及所述反射鏡13能將陽光匯聚於所述聚焦區16中，藉此提高所述聚焦區16處的空氣溫度。
而其中，如圖4所示，陽光能直接透過所述透光罩12並照射於所述反射鏡13上，並藉由所述反射鏡13將陽光匯聚於所述聚焦區16中，而照射於
所述聚光鏡組14的陽光部分，陽光透過所述聚光鏡組14先聚焦於所述反射鏡13上，再藉由所述反射鏡13匯聚於所述聚焦區16內；或是，如圖7、圖8所示，作業人員能藉由調整所述聚光鏡組14的凸透鏡片142之傾角，使陽光能透過所述聚光鏡組14直接聚焦於所述聚光空間15的聚焦區16。
如圖4所示，當所述聚焦區16處的空氣溫度隨著陽光匯聚而上升後，被加熱的空氣會上升並從氣旋管20的氣流入口段211進入，並進入該第一迴流段212，而所述聚熱台10外側的空氣會補入所述聚光空間15中，而其中，所述透光罩12能提供陽光通過，並能同時遮擋聚光空間15內部的熱空氣，以避免聚光空間15內部的熱空氣直接飄散，使聚光空間15內部的熱空氣能確實進入氣旋管20中並形成氣流。
而如圖4、圖5所示，隨著熱空氣不斷地通過該氣流入口段211並進入第一迴流段212後，所述第一迴流段212內部的壓力會上升，此時，所述第一迴流段212內部的熱空氣會流向呈現較低壓的第二迴流段213處。
如圖5、圖6所示，當氣流進入所述延伸通道22的延伸段221時，由於所述延伸通道22頂端的壓力以及溫度較低，所以所述氣流會受到延伸通道22影響而形成煙囪效應，使得所述氣流的流速上升，且當所述氣流進入延伸通道22的氣流出口段222時，依據白努力定律，所述氣流的流速會因為所述氣流出口段222的尺寸漸縮而導致氣流的流速上升，待所述氣流流出所述氣流出口段222時會通過風力發電模組30，使得所述風力發電模組30能將所述氣流所提供的風力轉換成電能，進而達到發電的目的。
此外，如圖9所示，當日照較弱時，操作人員能開啟沼氣源，使沼氣能透過所述沼氣噴管40的噴口41噴灑於所述聚焦區16，此時，噴灑於所述聚焦區16處的沼氣會在匯聚的陽光照射下燃燒，藉此達到輔助加熱聚焦區16處的空氣之效果。
綜上所述，本創作熱能複合發電裝置能藉由所述聚熱台10匯聚陽光以加熱空氣，使熱空氣進入氣旋管20並形成氣流，同時利用氣旋管20的迴流道21搭配延伸通道22的結構提高氣流的流速，以提高氣流對風力發電模組30的作用力，藉此達到發電的目的。
10:聚熱台
11:台架
12:透光罩
13:反射鏡
131:反射鏡片
14:聚光鏡組
141:調整座
142:凸透鏡片
20:氣旋管
21:迴流道
211:氣流入口段
212:第一迴流段
213:第二迴流段
22:延伸通道
221:延伸段
222:氣流出口段
30:風力發電模組
40:沼氣噴管
50:支撐架
Claims (10)
- 一種熱能複合發電裝置，其包含： 一聚熱台，其包含一台架、一透光罩、一反射鏡以及複數聚光鏡組，該透光罩係設置於該台架上方，該透光罩中央形成有一開孔，該反射鏡係設置於該台架並位在該透光罩的下方，所述反射鏡與該透光罩之間形成有一聚光空間，所述聚光空間內形成有一聚焦區，所述聚焦區係位於該透光罩的開口下方，該複數聚光鏡組係設置於該透光罩上方，該反射鏡能將陽光匯聚於該聚焦區內，該複數聚光鏡組能分別將陽光聚焦於該聚光空間中； 一氣旋管，其係設置於該聚熱台上方，該氣旋管包含一迴流道以及一延伸通道，該迴流道包含依序連接之一氣流入口段、一第一迴流段以及一第二迴流段，該氣流入口段係連通該透光罩的開孔並自該透光罩向上延伸，該第一迴流段係連接該氣流入口段的頂端並彎曲向下延伸，該第二迴流段係連接該地一迴流段並向上彎曲延伸，該延伸通道包含一延伸段及一氣流出口段，該延伸段係連接該迴流道的第二迴流段並向上延伸，該氣流出口段係連接該延伸段，且該氣流出口段的管徑向上尺寸漸縮，並形成有一氣流出口；以及 一風力發電模組，其係設置於該氣旋管的氣流出口段處，所述風力發電模組能接收所述氣流出口段的氣流出口處之風力並轉化成電能。
- 如請求項1所述之熱能複合發電裝置，其中所述反射鏡包含複數反射鏡片，該複數反射鏡片係環繞並排呈錐狀，該複數反射鏡片能將陽光反射至該聚焦區。
- 如請求項1所述之熱能複合發電裝置，其中所述反射鏡為弧形的一凹面鏡，所述反射鏡能將陽光匯聚於所述聚焦區。
- 如請求項1至3中任一項所述之熱能複合發電裝置，其中每一聚光鏡組包含一調整座及一凸透鏡片，所述凸透鏡片係能調整傾角地設置於該調整座上。
- 如請求項1至3中任一項所述之熱能複合發電裝置，其中所述熱能複合發電裝置包含一沼氣噴管，所述沼氣噴管係自該聚熱台的底部穿過該反射鏡的中央，且所述沼氣噴管係延伸至該聚光空間的聚焦區下方，並形成有一噴口。
- 如請求項4所述之熱能複合發電裝置，其中所述熱能複合發電裝置包含一沼氣噴管，所述沼氣噴管係自該聚熱台的底部穿過該反射鏡的中央，且所述沼氣噴管係延伸至該聚光空間的聚焦區下方，並形成有一噴口。
- 如請求項1至3中任一項所述之熱能複合發電裝置，其中所述熱能複合發電裝置包含一支撐架，所述支撐架能連接並支撐該氣旋管。
- 如請求項4所述之熱能複合發電裝置，其中所述熱能複合發電裝置包含一支撐架，所述支撐架能連接並支撐該氣旋管。
- 如請求項5所述之熱能複合發電裝置，其中所述熱能複合發電裝置包含一支撐架，所述支撐架能連接並支撐該氣旋管。
- 如請求項6所述之熱能複合發電裝置，其中所述熱能複合發電裝置包含一支撐架，所述支撐架能連接並支撐該氣旋管。
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