TWM524883U

TWM524883U - 水位差發電裝置

Info

Publication number: TWM524883U
Application number: TW105200831U
Authority: TW
Inventors: guo-zhang Huang
Original assignee: guo-zhang Huang
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2016-07-01

Description

水位差發電裝置

本新型是有關於一種發電裝置，特別是指一種利用水位的高低差來發電的水位差發電裝置。

近年來，開發低成本無汙染的發電系統逐漸受到重視，例如風力發電、太陽能發電、水力發電等，上述發電方式是利用天然資源來進行發電，相對於石油、煤碳、火力等發電方式，較為環保且低污染。本新型的目的在於提供一種結構新穎並利用水位高低差來發電的水位差發電裝置以供使用者購買或選擇使用。

因此，本新型之目的，即在提供一種結構新穎的水位差發電裝置。

於是，本新型水位差發電裝置，適用於利用一個水域的水來發電，並包含一個水壩、至少一個驅動單元，及至少一個發電單元。該水壩設置於該水域，而將該水域區隔成彼此間隔的一個高水位區域及一個低水位區域。該驅動單元包括一個貫穿該水壩且供水由該高水位區域往該低水位區域流動的水流通道，及一個位於該水流通道內的葉片模組，該水流通道具有兩個分別連通該高水位區域與該低水位區域的開口，該葉片模組由該等開口之其中一個延伸至該等開口之其中另一個，並可被由該高水位區域往該低水位區域流動的水推動而繞一條沿該水流通道延伸的軸線轉動。該發電單元與該驅動單元的數量相對應，該發電單元能被該驅動單元帶動而產生電能。

本新型之功效在於：透過該水壩來區隔出該高水位區域與該低水位區域，再透過該高水位區域的水會流向該低水位區域的特性，來帶動該葉片模組轉動，且由於該葉片模組是由其中一個開口延伸至另一個開口，因此更能完整地受到該水流通道中的水流推動，來帶動該發電單元產生電能。

在本新型被詳細描述之前，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，本新型水位差發電裝置之一個實施例，適用於利用一個例如河川或海洋之水域900的水來發電。該水位差發電裝置包含一個水壩1、數個沿該水壩1彼此間隔排列的驅動單元2（圖1中僅顯示其中一個驅動單元2，其餘的驅動單元2排列於後側，以下僅以一個驅動單元2來進行說明）、數個數量與該等驅動單元2的數量相對應的發電單元3（圖1中僅顯示其中一個發電單元3，其餘的發電單元3排列於後側，以下僅以一個發電單元3來進行說明），及一個攔截單元4。

該水壩1設置於該水域900，而將該水域900區隔成彼此間隔的一個高水位區域901及一個低水位區域902，該高水位區域901中的水的水位高於該低水位區域902中的水的水位。實施上，該水壩1可為混凝土牆、中間泥土外包混凝土牆、水泥卵石牆、拋石加泥土等各種方式組合，只要可用來阻隔圍籬該水域900即可。

每一個驅動單元2包括一個貫穿該水壩1且連通該高水位區域901與該低水位區域902的水流通道21、一個位於該水流通道21內的葉片模組22，及兩個用以支撐該葉片模組22的支撐基座222。該水流通道21由該高水位區域901直線延伸至該低水位區域902，並具有兩個分別連通該高水位區域901與該低水位區域902的開口211，該等開口211能供水由該高水位區域901進入水流通道21，並流往該低水位區域902。

該葉片模組22具有一支軸桿221，及一個繞著該軸桿221螺旋延伸的葉片223。該軸桿221由其中一個開口211沿著一條沿該水流通道21延伸的軸線L長向延伸至其中另一個開口211。該葉片223可被該水流通道21中由該高水位區域901往該低水位區域902流動的水推動，而帶動該軸桿221繞著該軸線L轉動。在本實施例中，該葉片223為空心結構，以降低該葉片223的整體比重，較佳地，該葉片223的比重趨近於1，能較輕易地被水流推動，以提高發電效率，此外，該葉片223的表面可為粗糙結構，能夠增加水流對該葉片223的作用力，進而提高水流對該葉片223的推力，但實施上，不以本實施例為限。該等支撐基座222設置於該水域900的海床或河床，並分別支撐於該軸桿221的兩相反端。

每一個發電單元3包括一個發電模組31，及一個傳動模組32。該發電模組31能將轉動的動能轉換成電能，實施上可利用軸向磁場發電機或徑向磁場發電機等發電機來轉換電能，由於該發電模組31的類型眾多且為習知技術，並非本新型之重點，故在此不再詳述。

為了避免漏水至該發電模組31的內部線圈繞組，本實施例將該發電模組31設置於該水壩1的頂部，並透過連接於該葉片模組22與該發電模組31之間的該傳動模組32來傳遞動能，該傳動模組32具有一個安裝於該軸桿221並可隨該葉片模組22轉動的第一齒輪321、一個安裝於該發電模組31的第二齒輪322，及一個連動安裝於該第一齒輪321與該第二齒輪322之間的鏈條323。當該葉片模組22轉動時會帶動該鏈條323，而傳動該發電模組31運轉發電。當然，實施上該傳動模組32也可利用皮帶來進行傳動，或者將該發電模組31設計成防水功能，並放置於水中來直接連接該驅動單元2，以省略該傳動模組32，不以本實施例為限。

該攔截單元4用以過濾水中的雜物，該攔截單元4具有一個位於該高水位區域901並罩蓋該驅動單元2的攔截網41，透過該攔截網41可避免石礫、樹枝、垃圾、動物死屍進入該水流通道21，來保護該等驅動單元2，當然實施上，該攔截單元4還可具有一個為柵欄的形式的攔汙柵（圖未示），以達到較強的強度，能在坡度較陡或防汛期較易氾濫的河川抵擋大型石塊的撞擊，不以本實施例為限。

本新型水位差發電裝置實施時，可應用於河川或海洋等水域900，而透過該高水位區域901與該低水位區域902的水位高度差異，造成該水流通道21兩端的壓力不同，而使該高水位區域901的水經由該水流通道21往該低水位區域902流動，當水流經該水流通道21時，會推動該水流通道21內的葉片模組22轉動，就能帶動該發電單元3產生電能。

首先具體說明本新型應用於河川的情況：由於河川是由上往下流動，因此該水壩1攔阻該水域900時，會於上游側形成該高水位區域901，亦即圖1的左側水域900；並於下游處形成該低水位區域902，亦即圖1的右側水域900，由於河川上游的水會持續流入該高水位區域901，而該低水位區域902的水會繼續往下游流動，使得該高水位區域901的水位會恆高於該低水位區域902的水位，因此該水位差發電裝置就能持續不斷的發電。

參閱圖2與圖3，接下來具體說明本新型應用於海洋的情況：由於海洋會有潮汐現象，因此在海洋漲潮時，該高水位區域901的水位上漲，亦即圖2的左側水域900，而該水壩1會圍籬區隔出該低水位區域902，亦即圖2的右側水域900，此時，該高水位區域901的水會因自然界的重力作用不斷流入該低水位區域902，帶動該水位差發電裝置產生電能，由低水位區域902也會不斷累積水量而提高水位，直到該高水位區域901與該低水位區域902的水位趨近於等高。

當海洋退潮時，左側水域900的水位會如圖3所示地下降，而右側水域900的水位則如圖3所示地維持不動，使得左側水域900的水位較低於右側水域900的水位，而成為該低水位區域902，右側水域900成為該高水位區域901，接著，該高水位區域901的水會因自然界的重力作用不斷流入該低水位區域902，而帶動該水位差發電裝置產生電能。因此不管是漲潮或退潮，該水位差發電裝置都能進行發電，相當地實用。

補充說明的是，由於海洋會有潮汐現象，使得該高水位區域901與該低水位區域902相隔一固定時間會互換，造成水流入該水流通道21的方向不同，因此實施上可如圖2與圖3所示地於該高水位區域901與該低水位區域902皆設置該攔截網41，讓本新型不管是漲潮或退潮，皆能完整地保護該驅動單元2。

在本實施例中，該等驅動單元2與該發電單元3的數量可為二、三或四以上，當然實施上，該水位差發電裝置亦可僅包含一個驅動單元2，及一個發電單元3即可，不以本實施例為限。

參閱圖4，補充說明該葉片模組22的另一個實施態樣，該葉片模組22可具有數個彼此角度間隔地圍繞連接該軸桿221的葉片223，每一個葉片223繞著該軸桿221螺旋延伸，在本實施態樣中，該等葉片223的數量為三，且繞著該軸桿221螺旋120度，但實施上，該等葉片223的數量亦可為二或四以上，不以本實施例為限。

參閱圖1、圖2與圖3，綜上所述，本新型水位差發電裝置，透過該水壩1來區隔出該高水位區域901與該低水位區域902，再透過該高水位區域901的水會流向該低水位區域902的特性，來帶動該葉片模組22轉動，且由於該葉片模組22是由該高水位區域901延伸至該低水位區域902，因此更能完整地受到該水流通道21中的水流推動來帶動該發電單元3產生電能，值得一提的是，本新型應用於海洋時，不管在漲潮或退潮都能進行發電，相當地實用，故確實能達成本新型之目的。

參閱圖5，本新型水位差發電裝置之第二實施例，與該第一實施例不同之處在於：本實施例的水壩1包括一個壩本體11，兩個設置於該壩本體11的埋管12，其中一個埋管12由該壩本體11往該高水位區域901延伸，其中另一個埋管12由該壩本體11往該低水位區域902延伸。該水流通道21貫穿該等埋管12與該壩本體11。

當本新型應用於河川等深度較淺的水域900時，該水域900的水壓並不高，所以可減少該水壩1的厚度來節省材料成本，但設計上又必須維持該葉片模組22的延伸長度，因此本新型透過該等埋管12來維持該水流通道21與該葉片模組22的長度。當然實施上該水壩1亦可僅包括一個埋管12即可，不以本實施例為限。

參閱圖6，本新型水位差發電裝置之第三實施例，與該第一實施例不同之處在於：本實施例的水壩1為空心，該傳動模組32位於該水壩1內。該葉片223分成兩段，其中一段由其中一個開口211往該軸桿221的中間螺旋延伸，其中另一段由其中另一個開口211往該軸桿221的中間螺旋延伸，該軸桿221中間則供該傳動模組32的第一齒輪321安裝，該鏈條323上下延伸於該水壩1中。

參閱圖7與圖8，本新型水位差發電裝置之第四實施例，與該第一實施例不同之處在於：該葉片模組22還具有一個可繞該軸線L轉動地樞設於該軸桿221外的外轉軸224，該葉片223繞著該外轉軸224螺旋延伸。該發電單元3不包括該發電模組與該傳動模組，而包括安裝在該外轉軸224與該軸桿221之間的數個轉子33及數個定子34。該等轉子33沿該軸線L間隔排列安裝於該外轉軸224的內周面，該等定子34沿該軸線L間隔排列安裝於該軸桿221的周面且分別與該等轉子33相對應，在該等轉子33被該外轉軸224帶動而相對旋轉通過該等定子34時，該發電單元3會產生電能。

在本實施例中，每一個轉子33具有數組環繞該軸線L的磁極對331，每一個定子34具有數組環繞該軸線L的電樞繞組341。該等磁極對331可利用外激式、串激式、分激式或複激式的方式來產生磁場。當每一個轉子33的磁極對331相對旋轉通過每一個定子34的電樞繞組341而切割磁力線時，該等電樞繞組341就能產生感應電流。

實施上，每一個轉子33的磁極對331與每一個定子34的磁極對331的組數可依所需發電機的規格增減，例如該轉子33具有三組磁極對331，該定子34僅具有一組電樞繞組341，則形成三相二極的發電機，或者該轉子33僅具有一組磁極對331，該定子34具有三組電樞繞組341，則形成單相六極的發電機，或者該轉子33具有三組磁極對331，該定子34具有六組電樞繞組341，則形成三相十二極的發電機，因此設計上不以本實施例為限。

補充說明的是，該發電單元3亦可僅包括一個轉子33及一個定子34，而該等磁極對331與該等電樞繞組341亦可相反設置，亦即每一個定子34具有該等磁極對331以產生磁場，每一個轉子33具有該等電樞繞組341以產生感應電流，並利用數個滑環（圖未示）分別將感應電流接出，不以本實施例的形式為限。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書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。

1‧‧‧水壩
11‧‧‧壩本體
12‧‧‧埋管
2‧‧‧驅動單元
21‧‧‧水流通道
211‧‧‧開口
22‧‧‧葉片模組
221‧‧‧軸桿
222‧‧‧支撐基座
223‧‧‧葉片
224‧‧‧外轉軸
3‧‧‧發電單元
31‧‧‧發電模組
32‧‧‧傳動模組
321‧‧‧第一齒輪
322‧‧‧第二齒輪
323‧‧‧鏈條
33‧‧‧轉子
331‧‧‧磁極對
34‧‧‧定子
341‧‧‧電樞繞組
4‧‧‧攔截單元
41‧‧‧攔截網
900‧‧‧水域
901‧‧‧高水位區域
902‧‧‧低水位區域
L‧‧‧軸線

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一個不完整的剖視側視圖，說明本新型水位差發電裝置的第一實施例安裝於河川；圖2是一個不完整的剖視側視圖，說明該第一實施例安裝於海洋，並表示海洋漲潮時的情況；圖3是一個不完整的剖視側視圖，說明該第一實施例安裝於海洋，並表示海洋退潮時的情況；圖4是一個局部立體圖，說明該第一實施例之一個葉片模組的另一實施態樣；圖5是一個不完整的剖視側視圖，說明本新型水位差發電裝置的第二實施例安裝於河川；圖6是一個不完整的剖視側視圖，說明本新型水位差發電裝置的第三實施例安裝於河川；圖7是一個不完整的剖視側視圖，說明本新型水位差發電裝置的第四實施例安裝於河川；及圖8是一個不完整的局部剖視側視圖，說明該第四實施例的一個葉片模組。

1‧‧‧水壩

2‧‧‧驅動單元

21‧‧‧水流通道

211‧‧‧開口

22‧‧‧葉片模組

221‧‧‧軸桿

222‧‧‧支撐基座

223‧‧‧葉片

32‧‧‧傳動模組

321‧‧‧第一齒輪

322‧‧‧第二齒輪

323‧‧‧鏈條

4‧‧‧攔截單元

41‧‧‧攔截網

900‧‧‧水域

901‧‧‧高水位區域

3‧‧‧發電單元

31‧‧‧發電模組

902‧‧‧低水位區域

L‧‧‧軸線

Claims

一種水位差發電裝置，適用於利用一個水域的水來發電，並包含：一個水壩，設置於該水域，而將該水域區隔成彼此間隔的一個高水位區域及一個低水位區域；至少一個驅動單元，包括一個貫穿該水壩且供水由該高水位區域往該低水位區域流動的水流通道，及一個位於該水流通道內的葉片模組，該水流通道具有兩個分別連通該高水位區域與該低水位區域的開口，該葉片模組由該等開口之其中一個延伸至該等開口之其中另一個，並可被由該高水位區域往該低水位區域流動的水推動而繞一條沿該水流通道延伸的軸線轉動；及至少一個發電單元，與該驅動單元的數量相對應，該發電單元能被該驅動單元帶動而產生電能。
如請求項1所述的水位差發電裝置，其中，該葉片模組具有一支沿該軸線長向延伸的軸桿，及至少一個繞著該軸桿螺旋延伸的葉片。
如請求項2所述的水位差發電裝置，其中，該葉片模組具有數個彼此角度間隔地圍繞連接該軸桿的葉片。
如請求項2所述的水位差發電裝置，其中，該葉片模組具有一支沿該軸線長向延伸的軸桿、一個可繞該軸線轉動地樞設於該軸桿外的外轉軸，及至少一個繞著該外轉軸螺旋延伸的葉片。
如請求項4所述的水位差發電裝置，其中，該發電單元包括安裝在該外轉軸與該軸桿之間的至少一個轉子及至少一個定子，該轉子安裝於該外轉軸，該定子安裝於該軸桿，在該轉子被該外轉軸帶動而相對旋轉通過該定子時，該發電單元會產生電能。
如請求項2所述的水位差發電裝置，其中，該發電單元包括一個設置於該水壩之頂部的發電模組，及一個連接於該葉片模組與該發電模組之間的傳動模組。
如請求項6所述的水位差發電裝置，其中，該水壩包括一個壩本體，至少一個設置於該壩本體的埋管，該埋管由該壩本體往該高水位區域與該低水位區域之其中一個延伸，該水流通道貫穿該埋管與該壩本體。
如請求項6所述的水位差發電裝置，還包含一個用以過濾水中雜物的攔截單元，該攔截單元具有一個位於該高水位區域並罩蓋該驅動單元的攔截網。