TWM583489U - 防冰、除冰系統的葉片和風力發電機組 - Google Patents

Abstract

本創作一種防冰、除冰系統的葉片和風力發電機組，其包括有葉片主體、防冰、除冰系統，以及應用有防冰、除冰系統、葉片主體的風力發電機組具有輪轂、機艙、塔架，在翼尖上連接加熱層，透過加熱層的組成設置下，配合加熱單元採用片式蜂窩薄膜狀，如此一來散熱更為均勻，且易於與前緣貼合；防冰、除冰系統的結構使用很少的加熱層面積，即可達到整支葉片的防冰、除冰效果；遮罩層、防腐層的配合層層保護加熱層，使加熱層使用壽命提高，防腐層還可使葉片表面光滑、耐腐蝕，讓葉片對風能利用效率大大提升，進而使風力發電機組的發電能力也大大提升。

Description

防冰、除冰系統的葉片和風力發電機組

本創作一種防冰、除冰系統的葉片和風力發電機組，具體而言，涉及一種防冰、除冰系統的葉片和風力發電機組。

目前世界的不可再生能源趨於枯竭，並且燃燒石油和煤炭造成的污染己經危及人類的生存，綠色能源的開發利用越來越被各個國家所重視。然而有些國家仰賴的是風電產業，近年來得到了極大的發展，更有需多國家也隨之跟進，使得風電產業的裝機量連年攀升，然而為了要取得豐富的風資源，相關的設備所安裝的處所基本必須位於高寒地區和濕度大的沿海地帶，才會有較多的風資源，可是此些場所環境較為惡劣，因為風力發電機在使用上能夠承受低溫條件下，若遇到潮濕空氣、雨水、冰霜、雪及極冷的水滴時，風力發電機的部件會發生冰凍現象，尤其葉片是最直接受到影響的部件，一般來說風力發電機的葉片是風電設備將風能轉化為機械能的關鍵部件，其製造成本約占風力發電機組總成本的15%至30%，而葉片通常基於氣動外形設計而呈現出特有翼型，葉片結冰會改變翼型，對風場、機組運行及人員安全都會帶來一定影響，且會降低發電效率，增加運行載荷與雜訊，危及機組及現場維護人員安全。

鑑於上述所列之先前技術的說明中所陳述習知的問題，本創作人投入許多時間研究相關知識，並加以比較各項優劣，進行相關產品的研究及開發，並歷經的多次實驗及測試，而終於推出一種『防冰、除冰系統的葉片和風力發電機組』改善上述缺失，以符合大眾所需使用。

本創作的主要目的在於提供一種防冰、除冰系統的葉片和風力發電機組，其解決、改善現有低溫環境下的風力發電機組在運作過程中，葉片遇到潮濕空氣、雨水、冰霜、雪及過冷水滴等，使得葉片會發生冰凍現象，導致葉片結冰而改變翼型，增加運行載荷與雜訊，使風力發電機組風力利用效率降低等缺失。然而，本創作具有兩組實施例，其一為一種防冰、除冰系統的葉片，其包括：一葉片主體和一防冰、除冰系統，又該葉片主體進一步包含一翼尖、一葉根、一前緣和一後緣，而該防冰、除冰系統進一步包含一加熱層、一遮罩層和一防腐層，又該防冰、除冰系統係覆蓋於該葉片主體的前緣，該加熱層係覆蓋於前緣並以一端連接在翼尖上，該加熱層另一端距離葉根約葉片總長的1/4~1/2處，又該遮罩層係覆蓋在該加熱層上，該防腐層則覆蓋在遮罩層上，該加熱層係與葉片主體連接，且該加熱層是由片式蜂窩薄膜狀可彎折的一加熱單元做基體，以及由輪轂中專用控制櫃引出的長方形箱體結構的一加熱控制單元組成，又該加熱單元覆蓋於前緣並以一端連接在翼尖上，該加熱單元的另一端距離該葉根約葉片總長1/4-1/2處並與該加熱控制單元的一端連接，另外該加熱控制單元由輪轂中專用控制櫃引出並與該加熱單元靠近該葉根的一端連接，又該加熱控制單元控制加熱單元提供熱能恆定溫度，而該遮罩層可為布匹狀並覆蓋在加熱層上，另外該防腐層為纖維加防護液塗覆在遮罩層上。

其二實施例為一種包含有防冰、除冰系統的葉片之風力發電機組，其包括一輪轂、一機艙、一塔架及葉片主體和防冰、除冰系統，又該機艙安裝於塔架，該輪轂安裝於機艙，該葉片主體和防冰、除冰系統安裝於該輪轂。

本創作根據上述的界定下，其優點為：在該葉片主體的翼尖上連接加熱層，透過該加熱層的組成設置下，配合該加熱單元採用片式蜂窩薄膜狀，如此一來散熱更為均勻，且易於與前緣貼合；另外，該防冰、除冰系統的結構使用很少的加熱層面積，即可達到整支葉片的防冰、除冰效果；另外該加熱控制單元可遠端智慧調控，使系統操控簡潔、實用；又該遮罩層、防腐層的配合層層保護加熱層，使加熱層使用壽命提高，該防腐層還可使葉片表面光滑、耐腐蝕，讓該葉片對風能的利用效率大大提升，進而使風力發電機組的發電能力也大大提升。

為了清楚說明本創作所能達成上述之目的及功效，茲搭配圖示就本創作的實施例加以詳細說明其特徵與功效。請參閱第一圖至第三圖所示，本創作具有二組實施例，其中第一實施例請參閱第一圖所示，本創作一種防冰、除冰系統的葉片，其包括：一葉片主體110，其包含一翼尖111、一葉根112、一前緣114和一後緣113；及一防冰、除冰系統120，其包含一加熱層121、一遮罩層122和一防腐層123，該防冰、除冰系統120係覆蓋於該葉片主體110的前緣114，該加熱層121係覆蓋於前緣114並以一端連接在翼尖111上，該加熱層121另一端距離葉根112約葉片100總長的1/4~1/2處，又該遮罩層122係覆蓋在該加熱層121上，該防腐層123則覆蓋在遮罩層122上，該加熱層121係與葉片主體110連接，且該加熱層121是由片式蜂窩薄膜狀可彎折的一加熱單元1211做基體，以及由輪轂中專用控制櫃引出的長方形箱體結構的一加熱控制單元1212組成，又該加熱單元1211覆蓋於前緣114並以一端連接在翼尖111上，該加熱單元1211的另一端距離該葉根112約葉片100總長1/4~1/2處並與該加熱控制單元1212的一端連接，另外該加熱控制單元1212由輪轂中專用控制櫃引出並與該加熱單元1211靠近該葉根112的一端連接，又該加熱控制單元1212控制加熱單元1211提供熱能恆定溫度，而該遮罩層122可為布匹狀並覆蓋在加熱層121上，另外該防腐層123為纖維加防護液塗覆在遮罩層122上(前述為本創作主實施例之主要技術特徵，其對應本案申請專利範圍第一項的內容，得以詳知本創作之目的與實施型態，而其餘附屬申請專利範圍所述的技術特徵是為對申請專利範圍第一項內容的詳述或附加技術特徵，而非用以限制申請專利範圍第一項的界定範圍，應知本案申請專利範圍第一項不必要一定包含其餘附屬申請專利範圍所述的技術特徵)。

本創作第二實施例則是應用於上述的防冰、除冰系統的葉片之風力發電機組，其包括：一輪轂、一機艙、一塔架及該葉片主體110及該防冰、除冰系統120，該機艙係安裝於該塔架，而該輪轂係安裝於該機艙，另外該葉片主體110及該防冰、除冰系統120係安裝於該輪轂。由各圖可見，該防冰、除冰系統120的結構簡單為是覆蓋式安裝，並且用很少的覆蓋於前緣114的加熱面積釋放熱能，達到整支葉片100的防冰、除冰效果；請參閱第二圖所示，該葉片100上彎曲度較大的邊緣為葉片主體110的後緣113，而該葉片100上較平直的邊緣為葉片主體110的前緣114，該加熱層121係覆蓋於前緣114上，又該遮罩層122覆蓋於加熱層121上；另外由各圖可見，該防冰、除冰系統120的加熱層121受到該遮罩層122、防腐層123的屬層包覆而形成層形結構，層層保護加熱層121，藉此使加熱層121使用壽命提高，又該防腐層123還使該葉片100表面光滑、耐腐蝕。

請參閱第三圖所示，該加熱層121包括加熱單元1211和加熱控制單元1212，該加熱單元1211設置於前緣114上並以一端連接翼尖111，該加熱單元1211的另一端與加熱控制單元1212相連；長方形箱體結構的加熱控制單元1212係設置於輪轂並以一端與加熱單元1211的一端連接，根據上述及由各圖可見，加熱層121是由片式蜂窩薄膜狀可彎折的加熱單元1211做基體和加熱控制單元1212組成，而該加熱單元1211採用片式蜂窩薄膜狀，使散熱均勻，易於與前緣114貼合，另外長方形箱體結構的加熱控制單元1212可遠端智慧調控、控制1211達到所設定溫度，操控系統簡潔、實用；此外，本創作的葉片100可以利用真空灌注、層壓法、結構膠黏結、粒子填充、打磨等生產工藝製備。

根據上述所說明，本創作的葉片100不僅結構簡單、成本較低，而且根據風場的風力資源特性、葉片100氣動特性以及機組性能特性，在滿足整機設計載荷安全、強度安全的前提下，利用設置防冰、除冰系統120降低了葉片100遇到潮濕空氣、雨水、冰霜、雪及過冷水滴時各部件會發生冰凍現象，進而改變翼型，且對風場、機組運行及人員安全都會帶來一定影響，改善了葉片100表面於冰凍期環境條件，使葉片100表面在風機運行中不結冰，提高了風機在低溫期對風能的利用效率，能夠有效提高機組的發電能力，顯然本創作具有一定程度上的進步性及實用性。由上所述者僅為用以解釋本創作之較佳實施例，並非企圖據以對本創作做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之創作精神下所做有關本創作之任何修飾或變更者，為其他可據以實施之型態且具有相同效果者，皆仍應包括在本創作意圖保護之範疇內。

綜上所述，本創作「防冰、除冰系統的葉片和風力發電機組」，其實用性及成本效益上，確實是完全符合產業上發展所需，且所揭露之結構創作亦是具有前所未有的創新構造，所以其具有「新穎性」應無疑慮，又本創作可較習用之結構更具功效之增進，因此亦具有「進步性」，其完全符合我國專利法有關新型專利之申請要件的規定，乃依法提起專利申請，並敬請 鈞局早日審查，並給予肯定。

100‧‧‧葉片
110‧‧‧葉片主體
120‧‧‧防冰、除冰系統
111‧‧‧翼尖
112‧‧‧葉根
113‧‧‧後緣
114‧‧‧前緣
121‧‧‧加熱層
122‧‧‧遮罩層
123‧‧‧防腐層
1211‧‧‧加熱單元
1212‧‧‧加熱控制單元

第一圖為本創作第一實施例葉片主體的傾斜視角結構示意圖。

第二圖為第一圖葉片主體的橫截面結構及局部放大示意圖。

第三圖為第一圖葉片主體的加熱層示意圖。

Claims (2)

1. 一種防冰、除冰系統的葉片，其包括：一葉片主體，其包含一翼尖、一葉根、一前緣和一後緣；及一防冰、除冰系統，其包含一加熱層、一遮罩層和一防腐層，該防冰、除冰系統係覆蓋於該葉片主體的前緣，該加熱層係覆蓋於前緣並以一端連接在翼尖上，該加熱層另一端距離葉根約葉片總長的1/4~1/2處，又該遮罩層係覆蓋在該加熱層上，該防腐層則覆蓋在遮罩層上，該加熱層係與葉片主體連接，且該加熱層是由片式蜂窩薄膜狀可彎折的一加熱單元做基體，以及由輪轂中專用控制櫃引出的長方形箱體結構的一加熱控制單元組成，又該加熱單元覆蓋於前緣並以一端連接在翼尖上，該加熱單元的另一端距離該葉根約葉片總長1/4~1/2處並與該加熱控制單元的一端連接，另外該加熱控制單元由輪轂中專用控制櫃引出並與該加熱單元靠近該葉根的一端連接，又該加熱控制單元控制加熱單元提供熱能恆定溫度，而該遮罩層可為布匹狀並覆蓋在加熱層上，另外該防腐層為纖維加防護液塗覆在遮罩層上。
2. —種如申請專利範圍第１項所述之風力發電機組，其包括：一輪轂、一機艙、一塔架及該葉片主體及該防冰、除冰系統，該機艙係安裝於該塔架，而該輪轂係安裝於該機艙，另外該葉片主體及該防冰、除冰系統係安裝於該輪轂。