TWM516655U - 陸上水流發電裝置 - Google Patents

Description

陸上水流發電裝置

本新型是有關於一種發電裝置，特別是指一種結取水流之能量帶動發電機發電的陸上水流發電裝置。

水力發電是各種綠色能源當中的一種，歷史相當古老，發電量雖小但是無污染是最大特色之一，於是許多的發電設計都是利用水流的特性，發展出堤壩式、引水式、混合式、潮汐、抽水蓄能…等等。

參閱圖1，為中華民國專利號M496058一種陸上水流發電裝置，適用於設置在一水流上方，用以接受該水流流動的能量轉換成電能，並包含一水車單元4、一可動式能量傳遞單元5，及一發電單元6。該水車單元4可將該水流2轉換成動能，利用該可動式能量傳遞單元5可配合水位的高低將動能傳遞至該發電單元6發電。

雖然習知之技術可以利用水流進行發電，但實際使用上仍有下列缺點：

一、水流擷取不佳

習知的水車輪葉片為平板狀，在水中擷取水流時，水流容易由葉片邊緣流出，使動能由該葉片邊緣消散，造成能量的損失。

二、能量擷取不佳

習知之水車組設置於該第一、二支撐桿底端，造成該水車組的體積有所限置，在物理學中，作用力使物體繞著轉動軸或支點轉動的趨向稱為力矩(torque)，當水車輪葉半徑被限制無法加大，其所得之扭力將被限置而造成能量擷取不佳。

三、機構過於複雜

習知之動能傳遞是依靠齒輪及傳動軸加以傳動，雖然有助能量的傳遞，但是結構過於複雜，且齒輪之間的相互咬合必定會產生摩擦損耗，當裝置保養歲修時，複雜的結構會考驗技術人原的能力。

如何增加習知陸上水流發電裝置的水流能源的擷取能力，並以簡單的結構來傳遞水劉能量，便成為相關技術人員亟需努力的方向。

有鑑於此，本新型之目的是在提供一種陸上水流發電裝置適用於設置在一水流上方，並包含一主體單元、一支撐單元、一輪葉單元、一漂浮單元，及一發電單元。

該主體單元包括一間隔設置於該水流上的平台，及一設置於該平台上的底座。該支撐單元包括二支撐桿，該二支撐桿之一端分別樞設於該底座上。該輪葉單元包括一樞接於該二支撐桿之中的輪葉，該輪葉呈圓柱狀並具有一軸心、複數位於周緣的葉片，及複數連接該軸心與該複數葉片的支架。該漂浮單元包括二分別設置於該二支撐桿之另一端並具有浮力的浮載部，該浮載部藉由浮力漂浮於該水流上，用以支撐該輪葉於水面上之高度並使該水流與該葉片接觸帶動該輪葉轉動。該發電單元包括一與該輪葉連接的傳動部，及一設置於該平台上並與該傳動部連接的發電機，該傳動部具有一設置於該軸心的第一傳動輪、一設置於該底座上的第二傳動輪，及一連接該第一、二傳動輪的第一傳動件，用以配合該輪葉單元高度位置將該水流的動力傳遞至該發電機發電。

本新型的又一技術手段，是在於上述之主體單元更包括至少一與該平台間隔設置的載重臂，及至少一 設置於該載重臂上的吊車，該吊車具有一可伸縮且一端設置於該載重臂上之繩索，及一設置於該繩索之另一端之吊勾，該支撐單元更包括複數設置於該二支撐桿中的扣環，該吊勾可勾住該支撐單元之扣環，用以將該輪葉單元吊離該水流。

本新型的再一技術手段，是在於上述之每一浮載部分別具有一樞接於該支撐桿的轉動件，及一可分離地與該轉動件組合的浮載件，該浮載件概呈船型。

本新型的另一技術手段，是在於上述之每一浮載部分別更具有一連接該主體單元及該浮載件的繩索。

本新型的又一技術手段，是在於上述之傳動部更具有一設置於該底座上並與該第二傳動輪同步轉動的第三傳動輪、一設置於該發電機上的第四傳動輪，及一連接該第三、四傳動輪的第二傳動件。

本新型的再一技術手段，是在於上述之第一傳動件是由一皮帶、一鏈條，及一履帶其中之一所構成，第二傳動件是由一皮帶、一鏈條，及一履帶其中之一所構成。

本新型的另一技術手段，是在於上述之第一傳動輪的圓周大於該第二傳動輪，該第三傳動輪的圓周大於該第四傳動輪。

本新型的又一技術手段，是在於上述之二支撐桿樞接於該底座之處與該第二、三傳動輪位於一直線上。

本新型的再一技術手段，是在於上述之輪葉更具有複數位於每一葉片兩側的檔水片，且每一葉片的斷面蓋呈V型。

本新型的另一技術手段，是在於上述之每一葉片之V型夾角的角度介於100~140度之間。

本新型之有益功效在於將水流的能量傳遞並帶動該發電機發電，使本裝置可以設置於江、河、圳及 溝之其中之一來取得綠色能源，避免浪費掉流水所提供的動能。該漂浮裝置可以將該輪葉單元漂浮於水流上，來配合該水流高低之改變，以取得最佳得水流能量。該發電單元之傳動部可以配合該輪葉單元的位置以取得該水流之原原不絕的能量，將複雜的傳動結構改進成為簡單的傳動構造來傳遞該水流的能量，並使該發電機發電，可以節省裝置之建設，並降低維修成本及時間。

A‧‧‧水流

θ‧‧‧V型夾角

3‧‧‧主體單元

31‧‧‧平台

32‧‧‧底座

33‧‧‧載重臂

34‧‧‧吊車

341‧‧‧繩索

342‧‧‧吊勾

4‧‧‧支撐單元

41‧‧‧支撐桿

42‧‧‧扣環

5‧‧‧輪葉單元

51‧‧‧輪葉

511‧‧‧軸心

512‧‧‧葉片

513‧‧‧支架

514‧‧‧檔水片

6‧‧‧漂浮單元

61‧‧‧浮載部

611‧‧‧轉動件

612‧‧‧浮載件

613‧‧‧繩索

7‧‧‧發電單元

71‧‧‧傳動部

711‧‧‧第一傳動輪

712‧‧‧第二傳動輪

713‧‧‧第一傳動件

714‧‧‧第三傳動輪

715‧‧‧第四傳動輪

716‧‧‧第二傳動件

72‧‧‧發電機

圖1是一裝置示意圖，說明中華民國專利號M496058一種陸上水流發電裝置；圖2是一俯視示意圖，說明本新型陸上水流發電裝置之一較佳實施例的俯視圖；圖3是一前視示意圖，說明本較佳實施例的前視圖；圖4是一側視示意圖，說明該較佳實施例的側視圖；圖5是一側視示意圖，說明該較佳實施例之一吊車將一輪葉單元吊離水面之態樣；以及圖6是一裝置示意圖，說明該較佳實施例之一輪葉上的葉片。

有關於本新型之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖2、3、4，為本新型陸上水流發電裝置之較佳實施例，適用於設置在一水流A上方，該水流A為陸地上的江、河、圳、溝中的流水，並包含一主體單元3、一支撐單元4、一輪葉單元5、一漂浮單元6，及一發電單元7。

該主體單元3包括一間隔設置於該水流A上的平台31，及一設置於該平台31上的底座32。該較佳實 施例之平台31是建造於該水流A的兩岸上，並橫跨於該水流A的上方，實際實施時，必須配合該水流A規模的大小來設計，不應以此為限。

該支撐單元4包括二支撐桿41，該二支撐桿41之一端分別樞設於該底座32上。較佳地，該二支撐桿41具有設置於該底座32上的轉動軸承，使該二支撐桿41能以該轉動軸承為圓心而轉動。

該輪葉單元5包括一樞接於該二支撐桿41之中的輪葉51，該輪葉51呈圓柱狀並具有一軸心511、複數位於周緣的葉片512，及複數連接該軸心511與該複數葉片512的支架513。較佳地，該輪葉51具有二設置於支撐桿41之中並圈圍住該軸心511的轉動軸承，使該輪葉51可以於該二支撐桿41之中靠近該水流A處轉動，當該輪葉51飄浮於該水流A上時，該水流A可以推動該輪葉51轉動。

該漂浮單元6包括二分別設置於該二支撐桿41之另一端的並具有浮力浮載部61，該浮載部61藉由浮力漂浮於該水流A上，用以支撐該輪葉51於水面上之高度並使該水流A與該葉片512接觸帶動該輪葉51轉動。由於該浮載部61是漂流於該水流A上，所以不管該水流A之水量大小而改變該水流A的水面高低，該浮載部61可以將該輪葉51之一部份固定於該水流A中，其餘的部分於該水流A上，以使該輪葉51能接受水流A的能量而轉動。

當該水流A之水面上升時，該浮載部61會隨者水面升高高度，並帶動該二支撐桿41以該轉動軸承為圓心而向上轉動一個角度，使該輪葉51隨之上升而使該輪葉51的吃水量固定，不會使該水流A將該輪葉51淹沒，使該輪葉51無法轉動。反之，當該水流A之水面下降時亦有其相同功效，該浮載部61可隨該水流A之水面之高 低，將該輪葉51的吃水量固定以保持轉動。

該發電單元7包括一與該輪葉51連接的傳動部71，及一設置於該平台31上並與該傳動部71連接的發電機72，該傳動部71能配合該輪葉單元5高度位置將該水流A的動力傳遞至該發電機72發電。

該傳動部71具有一設置於該軸心511的第一傳動輪711、一設置於該底座32上的第二傳動輪712、一連接該第一、二傳動輪711、712的第一傳動件713、一設置於該底座32上並與該第二傳動輪712同步轉動的第三傳動輪714、一設置於該發電機72上的第四傳動輪715，及一連接該第三、四傳動輪714、715的第二傳動件716。

較佳地，本較佳實施例是將該軸心511延長於該第一傳動輪711之中心處，並與該第一傳動輪711固定在一起，使該第一傳動輪711與該輪葉51同步轉動。該第二、三傳動輪712、714之中心處使用連動桿將該第二、三傳動輪712、714鎖固在一起，以使該第二、三傳動輪712、714可以同步轉動。該發電機72也具有一鎖固於該第四傳動輪715中心的傳動軸，以使該第四傳動輪715可以帶動該發電機72轉動。

該第一傳動件713同時圈圍於該第一、二傳動輪711、712的圓周上，並與該第一、二傳動輪711、712產生摩擦作用力，使該第二傳動輪712可以接受該第一傳動輪711的力量轉動，該第二傳動件716同時圈圍於該第三、四傳動輪714、715的圓周上，並與該第三、四傳動輪714、715產生摩擦作用力，使該第四傳動輪715可以接受該第三傳動輪714的力量轉動。當該水流A帶動該輪葉單元5轉動時，透過該傳動部71可將該水流A的能量傳動至該發電機72發電。實際實施時，該發電機72之傳動軸可以直接與該第二傳動輪712連動，而不使用該第三、四傳動輪714、715，以及該第二傳動件716。

該第一傳動件713是由一皮帶、一鏈條，及一履帶其中之一所構成，且該第二傳動件716也是由一皮帶、一鏈條，及一履帶其中之一所構成，而在本較佳實施例中，該第一傳動輪711的圓周大於該第二傳動輪712，該第三傳動輪714的圓周大於該第四傳動輪715，以使該發電機72的轉速提高，以使發電之電力能符合規定之頻率。由於該第一傳動輪711轉速慢但其轉動的力量較大(扭力)，該第一傳動件713使用鏈條而第一、二傳動輪711、712使用符合該第一傳動件的齒輪，使該第一傳動輪711可以順利帶動該第二傳動輪712。而由於該發電機72之傳動軸的轉動速度較快，該第二傳動件716使用皮帶來接收該第三傳動輪714的轉動，並可依據扭力大小來設計裝設的皮帶數量。實際實施時，該第一、二傳動件713、716可以依據實際狀況來加以設計，不應以此為限。

值得一提的是，由於該輪葉單元5是設置於該二支撐桿41之中，當該二支撐桿41以該底座32為圓心轉動時，可以保持該軸心511與該底座32之間的距離，再配合該二支撐桿41樞接於該底座32之處與該第二、三傳動輪712、714位於一直線上，達到不管該漂浮單元6將該輪葉單元5漂浮在任一的高度上轉動時，都可以使該第一傳動輪711以該第二傳動輪712為圓心轉動，使該第一、二傳動輪711、712之間的距離固定不會改變，該第一傳動件713可以順利地將該第一傳動輪711的轉動力量傳遞至該第二傳動輪712轉動，在搭配該浮載部61可隨該水流A之水面之高低，將該輪葉51的吃水量固定以保持轉動，使該發電機72能源源不絕的接收該水流A的能量發電。

由於水流A之水面高度會經由水源水量的多寡而產生高低變化，具有浮力之漂浮單元6可以漂浮於水面，使該漂浮單元6支撐著該輪葉單元5，使該輪葉單元5可以隨著該水流A之水面的變化，令該葉片512擷取該水 流之能量使該輪葉51轉動，此外，該第一、二傳動輪711、712搭配該第一傳動件713可將會改變高低位置之輪葉單元5的轉動力量傳遞至該底座31上，再藉由第三、四傳動輪714、715搭配該第二傳動件716，將力量傳遞至遠方的發電機72發電。

配合參閱圖5，該主體單元3更包括至少一與該平台31間隔設置的載重臂33，及至少一設置於該載重臂33上的吊車34，該吊車34具有一端設置於該載重臂33上且可被捲收之繩索341，及一設置於該繩索341之另一端之吊勾342，該支撐單元4更包括二分別設置於該二支撐桿41中的扣環42，該吊勾342可勾住該支撐單元4之扣環42，用以將該輪葉單元5吊離該水流A之水面。

該吊車34可與於該載重臂33上移動，用以移動至所需位置並搬運物品，當其技術人員要停止該輪葉單元5之輪葉51轉動時，該吊車34之繩索341可將該吊勾342下降至該支撐桿41之扣環42的位置並與該扣環42相互勾住，此時該繩索341將該吊勾342升起，並一同將該輪葉單元5吊離該水流A之水面，使該輪葉51不接受該水流A的推力而停止轉動。

在該較佳實施例中，該吊車34也可利用其他繩索先來連接該吊勾342與該扣環42，再將該二支撐桿41以該底座32為軸心向上吊起，以將該輪葉單元5吊離該水流A以停止該輪葉51的轉動，但不應以此為限。此外，該吊車34也可以使用於其他設備的移動作業及其它多種用途上。

此外，當本新型之路上水流發電裝置維修時也可利用該吊車34以該二支撐桿41樞接於該底座32之處為支點吊起來，用以將該水流A發電裝置遠離該水流A，不僅可以便於技術人員的作業，也可以提升為修作業時的安全性。

在本較佳實施例中，每一浮載部61分別具有一樞接於該支撐桿41的轉動件611、一可分離地與該轉動件611組合的浮載件612，及一連接該主體單元3及該浮載件612的繩索613，該浮載件612概呈船型。形成船型的浮載件612可破除該水流A表面的波浪，使該陸上水流發電裝置可以更為穩固的漂浮於該水流A之水面。該轉動件611可配合該水流A的高低而改變該支撐桿41與該浮載件612的夾角，使該浮載件612可以水平的飄浮於該水流A之水面上。

當該吊車34將該支撐桿41及該輪葉單元5吊起來時，樞接於該支撐桿41的轉動件611可與該浮載件612分離，使該浮載件612留於該水流A上，並以該繩索613拉住，避免被該水流A沖走，也可以達到減低該吊車34的負重力。當然，也可以將該浮載件612設定為不與該轉動件611分離，當該吊車34將該支撐桿41及該輪葉單元5吊起來時，該浮載件612也同時被吊起。

參閱圖6，該輪葉51更具有複數位於每一葉片512兩側的檔水片514，且每一葉片512的斷面蓋呈V型，該葉片512之V型夾角θ朝著該水流A的來源處，使該水流A的力道可以集中於該葉片512上。此外，該葉片512之V型夾角θ如果太大，集中該水流A力道的效果不彰，但是該葉片512之V型夾角θ如果太小，則不僅會使該水流A的集水量變少，也會使力道會過於集中，造成該水流A的力道會從該葉片512之V型夾角θ處溢散。較佳地，每一葉片512之V型夾角θ的角度介於100~140度之間，可以獲取該水流A最大推力。位於該葉片512兩側的檔水片514有助於集中該水流A的力道。

由上述說明可知，本新型陸上水流發電裝置確實具有以下優點：

一、增強發電效益

本新型將該輪葉單元5上的葉片512設計成可集中流水力道的V型夾角θ，使該輪葉單元5能擷取更多能量而加速轉動，使該發電機72可以發出更多的電能。

二、配合水流高度

本新型可以使該第一傳動輪711以該第二傳動輪712為圓心轉動，使該第一、二傳動輪711、712之間的距離固定不會改變，該發電單元7之傳動部71可以配合該水流A高度將該輪葉單元5的能量傳遞至該發電機72發電。

三、較佳的經濟效益

本新型以較為簡單的機械構造達到與習知相同的效果，不僅可以減少建造及維修時的成本，對於技術人員在進行設備維修也較為簡單快速，減少維修時間則可以增加運轉發電的時間，本裝置具有較佳的經濟效益。

本新型之有益功效在於利用該二支撐桿41樞接於該底座32的連接點與該第二、三傳動輪712、714位於一截面上，使該第一傳動輪711及該輪葉單元5以該二支撐桿41為半徑而轉動，該浮載部61能配合該水流A之高度使該輪葉51吃水量固定，以源源不絕接收該水流A的能量。此外，呈V型夾角θ之葉片512可以接收該水流A更多的推力，故確實能夠達到本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及新型說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

A‧‧‧水流

3‧‧‧主體單元

31‧‧‧平台

32‧‧‧底座

33‧‧‧載重臂

34‧‧‧吊車

4‧‧‧支撐單元

41‧‧‧支撐桿

42‧‧‧扣環

51‧‧‧輪葉

511‧‧‧軸心

512‧‧‧葉片

513‧‧‧支架

61‧‧‧浮載部

611‧‧‧轉動件

612‧‧‧浮載件

71‧‧‧傳動部

713‧‧‧第一傳動件

716‧‧‧第二傳動件

72‧‧‧發電機

Claims (10)

1. 一種陸上水流發電裝置，適用於設置在一水流上方，並包含：一主體單元，包括一間隔設置於該水流上的平台，及一設置於該平台上的底座；一支撐單元，包括二支撐桿，該二支撐桿之一端分別樞設於該底座上；一輪葉單元，包括一樞接於該二支撐桿之中的輪葉，該輪葉呈圓柱狀並具有一軸心、複數位於周緣的葉片，及複數連接該軸心與該複數葉片的支架；一漂浮單元，包括二分別設置於該二支撐桿之另一端並具有浮力的浮載部，該浮載部藉由浮力漂浮於該水流上，用以支撐該輪葉於水面上之高度並使該水流與該葉片接觸帶動該輪葉轉動；及一發電單元，包括一與該輪葉連接的傳動部，及一設置於該平台上並與該傳動部連接的發電機，該傳動部具有一設置於該輪葉之軸心的第一傳動輪、一設置於該底座上的第二傳動輪，及一連接該第一、二傳動輸的第一傳動件，用以配合該輪葉單元高度位置將該水流的動力傳遞至該發電機發電。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之陸上水流發電裝置，其中，該主體單元更包括至少一與該平台間隔設置的載重臂，及至少一設置於該載重臂上的吊車，該吊車具有一端設置於該載重臂上且可被捲收之繩索，及一設置於該 繩索之另一端之吊勾，該支撐單元更包括二分別設置於該二支撐桿中的扣環，該吊勾可勾住該支撐單元之扣環，用以將該輪葉單元吊離該水流。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之陸上水流發電裝置，其中，每一浮載部分別具有一樞接於該支撐桿的轉動件，及一可分離地與該轉動件組合的浮載件，該浮載件概呈船型。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之陸上水流發電裝置，其中，每一浮載部分別更具有一連接該主體單元及該浮載件的繩索。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之陸上水流發電裝置，其中，該傳動部更具有一設置於該底座上並與該第二傳動輪同步轉動的第三傳動輪、一設置於該發電機上的第四傳動輪，及一連接該第三、四傳動輪的第二傳動件。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之陸上水流發電裝置，其中，該第一傳動件是由一皮帶、一鏈條，及一履帶其中之一所構成，該第二傳動件是由一皮帶、一鏈條，及一履帶其中之一所構成。
7. 依據申請專利範圍第6項所述之陸上水流發電裝置，其中，該第一傳動輪的圓周大於該第二傳動輪，該第三傳動輪的圓周大於該第四傳動輪。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之陸上水流發電裝置，其中，該二支撐桿樞接於該底座之處與該第二、三傳動輪位於一直線上。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之陸上水流發電裝置，其中，該輪葉更具有複數位於每一葉片兩側的檔水片，且每一葉片的斷面蓋呈V型。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之陸上水流發電裝置，其中，每一葉片之V型夾角的角度介於100~140度之間。