TWM468572U - 利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置 - Google Patents

Description

利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置

本創作係有關於一種發電裝置，尤指一種利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置。

隨著原油蘊藏量急速地減少，具有潔淨、永續、低含碳量、低污染等優點的再生能源，如太陽能、風力、地熱、海洋能、生質能以及燃料電池等，已逐漸受到重視而積極地研究開發。

上述再生能源中，因海洋覆蓋地球表面積達三分之二以上，故蘊藏著豐富的海洋能源可供開發使用。海洋能包含波浪能、洋流能、潮汐能及溫差能等，具有能量巨大、可再生及無環境污染等優點，其中，波浪能為最有前景的再生能源。沿海國家只需具備良好的天然波浪能源，再選擇合適的波浪發電裝置，即可進行波浪發電廠的規劃與建置。

請參照第一圖及第二圖，係為目前波浪發電的設置示意圖。目前的波浪發電是將空氣渦輪機1a設置於海岸邊(可為岩岸或沙岸)，藉由海浪2a帶動一空氣柱3a內的氣流，以利用氣流帶動空氣渦輪機1a發電；然而，此實施方式是採用水推空氣發電的方式，其獲得的能量會因為空氣密度小而降低，故能源轉換效率很低。

有鑑於此，本創作人為達到上述目的，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本創作。

本創作之一目的，在於提供一種利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，其係利用空氣推動水而帶動驅動元件，進而產生電力。

本創作之另一目的，在於提供一種利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，以提高發電效率。

為了達成上述之目的，本創作係為一種利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，包括發電槽、定量液體、共振體、定量氣體及驅動元件。發電槽具有第一腔室和第二腔室，並在第一腔室和第二腔室之間設有連通孔。定量液體填注在第一腔室和第二腔室內部。共振體一端連通第一腔室、另一端設置在波浪中，且波浪流入共振體內。定量氣體填充在第一腔室之定量液體的液面與共振體內之波浪的液面之間。驅動元件受定量液體推動；其中，波浪朝第一腔室的內部方向移動時，第一腔室內的氣體壓力高於第二腔室的氣體壓力，而驅使定量液體自第一腔室流向第二腔室，並通過連通孔以推動驅動元件；波浪朝第一腔室的外部方向移動時，第一腔室內的氣體壓力低於第二腔室的氣體壓力，而驅使定量液體自第二腔室流向第一腔室，並通過連通孔以推動驅動元件。

為了達成上述之目的，本創作係為一種利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，包括發電槽、定量液體、共振體、定量氣體、驅動元件及發電機馬達。發電槽具有第一腔室、第二腔室及連通孔 ，連通孔連通第一腔室和第二腔室。定量液體通過連通孔而填注在第一腔室和第二腔室之間。共振體一端連通第一腔室、另一端設置在波浪中，且波浪係流入共振體內。定量氣體填充在第一腔室之定量液體與共振體內之波浪之間。驅動元件。發電機馬達受驅動元件帶動而產生電力輸出；其中，波浪在往復移動過程中推擠定量氣體，從而驅使定量液體驅動驅動元件受定量液體推動，驅動元件帶動發電機馬達產生電力輸出。

相較於習知，本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置係利用往復的波浪推擠密閉空間(第一腔室)內的氣體。氣體受推擠後，密閉空間內的壓力升空，進而推送定量液體，令定量液體在兩腔室之間移動，從而驅動設置在兩腔室之間的驅動元件，進而達到發電目的，並提高發電效率，增加本創作之方便性及實用性。

1a‧‧‧空氣渦輪機

2a‧‧‧海浪

3a‧‧‧空氣柱

1‧‧‧發電裝置

2‧‧‧波浪

3‧‧‧海岸

10‧‧‧發電槽

11‧‧‧第一腔室

12‧‧‧第二腔室

13‧‧‧連通孔

14‧‧‧分隔板

20‧‧‧定量液體

30‧‧‧共振體

31‧‧‧共振箱

32‧‧‧連接管

40‧‧‧定量氣體

50、50’、50”‧‧‧驅動元件

51‧‧‧齒條

51”‧‧‧移動線圈

52、52”‧‧‧浮筒

53‧‧‧滾輪

53”‧‧‧固定線圈

54”‧‧‧支撐架

60‧‧‧發電機馬達

61‧‧‧齒輪箱

70‧‧‧導流塊

71‧‧‧弧形導流面

80‧‧‧引流結構

81‧‧‧引流結構

82‧‧‧止回閥

83‧‧‧分流塊

第一圖係為目前波浪發電的設置示意圖；第二圖係為目前波浪發電的另一設置示意圖；第三圖係本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置的平面示意圖；第四圖係本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置的使用示意圖；第五圖係本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置的水流示意圖； 第六圖係本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置的另一使用示意圖；第七圖係本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置的水流示意圖；第八圖係本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之另一實施態樣；第九圖係本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之第二實施例；第十圖係本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之第二實施例的使用示意圖；第十一圖係本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之第三實施例。

有關本創作之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

請參照第三圖，係為本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置的平面示意圖。本創作係提供一種利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置1，包括一發電槽10、一定量液體20、一共振體30、一定量氣體40及一驅動元件50。該定量液體20、該定量氣體40及該驅動元件50係容置在該發電槽10內，該共振體30則是用於連接發電槽10及波浪2。

該發電槽10具有一第一腔室11和一第二腔室12，並在該第一腔室11和該第二腔室12之間設有一連通孔13，該連通孔13的設置係用於連通該第一腔室11和該第二腔室12。較佳地，該發電槽10更包 含一分隔板14，該分隔板14係將該發電槽10的內部區隔為該第一腔室11和該第二腔室12，該連通孔13則是開設在該分隔板14的下方。

該定量液體20填注在該第一腔室11和該第二腔室內部12。實際實施時，該定量液體20係通過該連通孔而填注在該第一腔室11和該第二腔室12之間，且該定量液體20可為水或其他工作流體等。

該共振體30一端連通該第一腔室11、另一端設置在波浪2中，且波浪2係流入該共振體30內。於本創作的一實施例中，該共振體30包含設置在波浪2中的一共振箱31及連通該第一腔室11及該共振箱31的一連接管32。

再者，該定量氣體40係填充在該第一腔室11之定量液體20的液面與該共振體30內之波浪2的液面之間。較佳地，該定量氣體40可為空氣或其他工作氣體等。

於本實施例中，該驅動元件50係為一水力渦輪，如離心式渦輪機等，該水力渦輪係對應該連通孔13位置配設。又，該發電裝置1更包括一發電機馬達60。該發電機馬達60係受該驅動元件50帶動而產生電力輸出。於本創作的一實施例中，該發電機馬達60係設置在該驅動元件50上。

此外，於本創作的一實施例中，該發電裝置1更包括複數導流塊70。該些導流塊70係位在該第一腔室11和該第二腔室12的角端，且該導流塊70具有一弧形導流面71。

請再參照第四圖及第五圖，係分別為本創作之利用震盪水柱轉換 波浪能量之發電裝置的使用示意圖及其水流示意圖。本創作之發電裝置1使用時，其可設置在一海岸3側邊。當海水朝海岸3方向前進時，部分的波浪2會流入該共振體30的共振箱31內。此時，波浪2朝該第一腔室11的內部方向移動，該第一腔室11內的氣體壓力高於該第二腔室12的氣體壓力，而驅使該定量液體20自該第一腔室11流向該第二腔室12，流向該第二腔室12的波浪2會通過該連通孔13，進而驅動該驅動元件50往一方向(本實施例為逆時針)轉動。

如第五圖所示，本創作之發電裝置1更包括一引流結構80，該引流結構80係對應該驅動元件50的位置設置。於本創作的一實施例中，該引流結構80包含二引流塊81、二止回閥82及二分流塊83。各該引流塊81對應該連通孔13位置而設置在該發電槽10的底部。各該分流塊83配設在該驅動元件50相對應的二側邊。每一該止回閥82的一端樞接在該引流塊83上，另一端則跟隨著該定量液體20的流動方向作間歇性的閉合或開啟。

請續參照第六圖及第七圖，係分別為本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置的另一使用示意圖及其水流示意圖。另一方面，當海水朝海岸3方向遠離時，在該共振箱31內的波浪會朝該第一腔室11的外部方向移動，此時，該第一腔室11內的氣體壓力低於該第二腔室12的氣體壓力，而驅使該定量液體20自該第二腔室12流向該第一腔室11，流向該第一腔室11的波浪2會通過該連通孔13，進而驅動該驅動元件50往同一方向(本實施例為逆時針)繼續轉動。

據此，波浪2在復移動過程中推擠該共振箱31內的定量氣體40，從而驅使該定量液體20推動該驅動元件50，該驅動元件50係帶動該發電機馬達60轉動，進而達到波浪發電的目的。

請另參照第八圖，係為本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置的另一實施態樣。本實施例與前一實施例不同的地方在於該驅動元件50為一軸流式水輪機。該軸流式水輪機的特點在於其葉片不受水流方向影響而持續朝同一方向轉動。

請再參照第九圖及第十圖，係分別為本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置的第二實施例及使用示意圖。本實施例與前一實施例不同的地方在於驅動元件50’設置在該第二腔室12內，另外，驅動元件50’為帶有一齒條51的一浮筒52。該浮筒52可透過複數滾輪53而導引該浮筒52，使該浮筒52隨著該定量液體20而沿著該第二腔室12的內壁面上下移動。此外，該發電機馬達60更包括受該齒條51帶動的一齒輪箱61。

當波浪2朝該第一腔室11的內部方向移動時，該定量氣體40係推動該定量液體20向上移，該浮筒52受到該定量液體20的推動而沿著該第二腔室12的內壁面向上移，此時，向上移的齒條51會帶動該齒輪箱61作動，該齒輪箱61再進一步驅動該發電機馬達60產生電力輸出；另一方面，當波浪2朝該第一腔室11的外部方向移動時，該定量液體20向下移，此時，該浮筒52係利用本身的自重而沿著該第二腔室12的內壁面向下移；據此，該驅動元件50’即受該定量液體20的推動而往復移動，以帶動該發電機馬達60產生電力。

請另參照第十一圖，係為本創作之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置的第三實施例；本實施例與前一實施例大致相同，其不同的地方在於驅動元件的設置態樣。於本實施中，驅動元件50”為帶有一移動線圈51”的一浮筒52”。該浮筒52”係隨著該定量液體20而沿著該第二腔室12的內壁面上下移動。另外，該驅動元件50”更包括一固定線圈53”，該固定線圈53”係立設在該第二腔室12中，並透過一支撐架54”而固定。實際實施時，該線圈51”係隨著該浮筒52”的上下運動而與該固定線圈53”形成相對運動，此相對運動會造成磁場切割進而產生電力。

以上所述僅為本創作之較佳實施例，非用以限定本創作之專利範圍，其他運用本創作之專利精神之等效變化，均應俱屬本創作之專利範圍。

1‧‧‧發電裝置

2‧‧‧波浪

3‧‧‧海岸

10‧‧‧發電槽

11‧‧‧第一腔室

12‧‧‧第二腔室

13‧‧‧連通孔

14‧‧‧分隔板

20‧‧‧定量液體

30‧‧‧共振體

31‧‧‧共振箱

32‧‧‧連接管

40‧‧‧定量氣體

50‧‧‧驅動元件

60‧‧‧發電機馬達

70‧‧‧導流塊

71‧‧‧弧形導流面

Claims (11)

1. 一種利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，包括：一發電槽，具有一第一腔室和一第二腔室，並在該第一腔室和該第二腔室之間設有一連通孔；一定量液體，填注在該第一腔室和該第二腔室內部；一共振體，一端連通該第一腔室、另一端設置在波浪中，且波浪係流入該共振體內；一定量氣體，填充在該第一腔室之定量液體的液面與該共振體內之波浪的液面之間；以及一驅動元件，受該定量液體推動；其中，波浪朝該第一腔室的內部方向移動時，該第一腔室內的氣體壓力高於該第二腔室的氣體壓力，而驅使該定量液體自該第一腔室流向該第二腔室，並通過該連通孔以驅動該驅動元件；波浪朝該第一腔室的外部方向移動時，該第一腔室內的氣體壓力低於該第二腔室的氣體壓力，而驅使該定量液體自該第二腔室流向該第一腔室，並通過該連通孔以推動該驅動元件。
2. 如請求項1所述之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，其更包括一發電機馬達，該發電機馬達受該驅動元件帶動而產生電力輸出。
3. 如請求項1所述之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，其中該驅動元件為一水力渦輪，該水力渦輪係對應該連通孔的位置配設。
4. 如請求項1所述之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，其中該驅動元件設置在該第二腔室內，該驅動元件為帶有一齒條的一浮筒，該發電機馬達更包括受該齒條帶動的一齒輪箱。
5. 如請求項1所述之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，其中該驅動元件設置在該第二腔室內，該驅動元件為帶有一移動線圈的一浮筒及一固定線圈。
6. 如請求項1所述之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，其中該發電槽更包含一分隔板，該分隔板係將該發電槽的內部區隔為該第一腔室和該第二腔室，該連通孔開設在該分隔板的下方。
7. 如請求項1所述之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，其中該共振體包含設置在波浪中的一共振箱及連通該第一腔室及該共振箱的一連接管。
8. 如請求項1所述之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，其更包括複數導流塊，該些導流塊係位在該第一腔室和該第二腔室的角端，該導流塊具有一弧形導流面。
9. 如請求項1所述之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，其更包括一引流結構，該引流結構係對應該驅動元件的位置設置。
10. 如請求項9所述之利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，其中該引流結構包含二引流塊、二止回閥及二分流塊，各該引流塊對應該連通孔位置而設置在該發電槽的底部，各該分流塊配設在該驅動元件相對應的二側邊，每一該止回閥的一端樞接在該引流塊上，另一端則跟隨著該定量液體的流動方向作間歇性的閉合或開啟。
11. 一種利用震盪水柱轉換波浪能量之發電裝置，包括： 一發電槽，具有一第一腔室、一第二腔室及一連通孔，該連通孔係連通該第一腔室和該第二腔室；一定量液體，通過該連通孔而填注在該第一腔室和該第二腔室之間；一共振體，一端連通該第一腔室、另一端設置在波浪中，且波浪係流入該共振體內；一定量氣體，填充在該第一腔室之定量液體與該共振體內之波浪之間；一驅動元件，受該定量液體推動；以及一發電機馬達，受該驅動元件帶動而產生電力輸出；其中，波浪在往復移動過程中推擠該定量氣體，從而驅使該定量液體推動該驅動元件，該驅動元件係帶動該發電機馬達產生電力輸出。