TWM627433U - 防風林發電牆 - Google Patents
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Abstract
本創作提出一種防風林發電牆，其包含一鋼骨結構體及多數水平軸發電機，該鋼骨結構體構成上下多個層疊的通風空間，該多數水平軸發電機間隔排列在鋼骨結構體的各通風空間中，各水平軸發電機具有水平軸轉子及發電機；鋼骨結構體上的同一直列水平軸發電機相互連結或結合在一轉軸上呈水平轉動轉向，發電機用於被水平軸轉子帶動運轉以產生電能；藉此，本創作能夠讓發電塔牆的鋼構成本降低，並適合直立設置在海邊而具有類似防風林的作用，並藉由多數水平軸發電機同步運作，使發電塔的單位土地面積發電利用率可以大幅提升，更符合發電收益與投資成本。
Description
本創作係關於一種風力發電裝置，尤指一種在多層式的鋼骨結構體上排列佈設有多數水平軸發電機，使其可設置在海邊形成人工防風林作用的防風林發電牆，達到單位土地面積發電利用率最佳化的作用者。
在傳統能源產生方式日漸匱乏與反對使用核能發電意識抬頭的今天，風力發電機做為新型綠色能源之一，為全世界政府所亟力倡導。而全球使用再生能源作為主要電力供應的國家，多以風力發電作為主要的再生能源，且受各國政府大力支持發展風力發電，世界許多風力資源豐富的地方都建立起了風力發電場。
雖然近年全球風力發電機技術發展趨勢朝向超大型機組和離岸機組延伸，例如習知的大型水平軸向風力發電機，但為了強化風場運用效益與降低人群生活空間的威脅，現今各發電機設備廠商多瞄準離岸以至於海上機組發展，因而需要更大規模的資金挹注。
然而，受限於龐大的資金門檻和海上作業技術隔閡，眾多分散式電廠營運商轉而投入太陽光電電廠的營運，惟太陽光電需要經由增加平面鋪展面積來提高裝置容量，較合適於幅員遼闊的地區。因此，受益於近年分散式電力系統和微型電網的帶動、較低的投資規模、較為彈性的裝置空間、和成熟的開發製造技術，陸域型的中小型風力機市場也持續增長，故如何長期維持中小型風力機運轉性能穩定電力供應、以及強化架設選址的問題，為當前中小型風力機形塑電廠的關鍵課題。
為了解決中小型風力發電機裝置容量不足和裝置面積與高度受限等缺點，以及大型風力發電機需要龐大操作空間和高昂的投資成本與技術的限制，本案創作人發展了本創作可承受強風和有效利用土地面積的防風林發電牆，目標善用濱海地區豐富的潛藏風力資源，同時亦強化大型風力機組裝設之間的低空利用，並針對傳統塔架式風力發電機組必須藉由擴大裝設面積才得以朝向再生能源電廠營運發展的限制，鎖定可直接應用在桁架結構系統中的風力發電機組，藉由提高桁架高度達到增加發電規模的發展目標。
本創作之目的在提供一種防風林發電牆，其通過一鋼骨結構體的多層式構造，以及設置在鋼骨結構體各層中的多數水平軸發電機，組成適合直立設置在海邊而具有類似防風林作用的防風林發電牆，藉由多數水平軸發電機同步運作，使發電塔的單位土地面積發電利用率可以大幅提升，更符合發電收益高於投資成本等目的。
為了達到上述目的，本創作之防風林發電牆，其較佳的技術方案包含一鋼骨結構體及多數水平軸發電機，其中：
該鋼骨結構體通過鋼骨架構成上下多層相疊的通風空間，使外界的風能夠從該鋼骨結構體的一面穿過該通風空間，並從該鋼骨結構體的另一面流出；
該多數水平軸發電機分別設置在各該通風空間中各該水平軸發電機具有一水平軸轉子及一發電機，該水平軸轉子用於驅動該發電機進而產生電能；以及
該通風空間中垂直設有可轉動的一轉軸，該轉軸提供該發電機固定，以使該水平軸發電機設置於該通風空間中。
上述的防風林發電牆中，該鋼骨結構體包含至少二支立桿，以及橫向連接在該二支立桿之間多數支架，該多數支架呈上下間隔排列，在兩支架之間形成該通風空間。
上述的防風林發電牆中，該同一直列相鄰通風空間的各轉軸，其彼此間以一連軸器形成動力連結，並通過一轉向馬達控制動力連結的各該轉軸以帶動該水平軸發電機轉向。
本創作之防風林發電牆，藉由該鋼骨結構體多層式的通風空間構造，以及設置在各層通風空間中的多數水平軸發電機的構造，使本創作特別適合直立設置在海邊而具有類似防風林作用，並藉由多數水平軸發電機同步運作，使發電塔的單位土地面積發電利用率可以大幅提升，更符合發電收益與投資成本等功效。
茲依附圖實施例將本創作之結構特徵及其他之作用、目的詳細說明如下：
一併參圖1至圖4所示，本創作之防風林發電牆，其較佳的具體實施例包含一鋼骨結構體10及多數個水平軸發電機20，用以組成適合設置在海岸線邊緣形成防風林的發電牆，其中：
參閱圖1及圖2所示，該鋼骨結構體10係通過多數鋼骨組裝而成的矩形結構體，矩形結構體形成上下排列的多層通風空間11，用於將該水平軸發電機20安裝在各通風空間11中，使外界的風能夠從該鋼骨結構體10的一面穿過該通風空間11，驅使各該水平軸發電機20運轉，其後風並從該鋼骨結構體10的另一面流出。具體而言，該鋼骨結構體10實施有至少二支立桿12及多數支架13，該二立桿12為適當間隔且平行直支立地面的構造，該多數支架13呈上下間隔排列在二支立桿12之間，藉此在相鄰的兩支架13之間形成一通風空間11，使該鋼骨結構體10具有上下排列的多個通風空間11。該鋼骨結構體10較佳的實施例，更於該通風空間11內的中央處垂直設有一可轉動的轉軸14，該轉軸14用於安裝該水平軸發電機20，使該水平軸發電機20以該轉軸14為支點在通風空間11中轉動其迎風方向。
參閱圖3至圖4所示，該多數水平軸發電機20分別以轉軸14為支點設置在各該通風空間11中，各該水平軸發電機20較佳的實施有一水平軸轉子21及一發電機22，該水平軸轉子21是直接結合於該發電機22的外殼，該水平軸轉子21用於受到風能驅動而旋轉，再同步帶動該發電機22運轉以產生電能輸出。再參閱圖2及圖7所示，同一直列的各水平軸發電機20所依附固定的各轉軸14，其彼此間係以一連軸器15形成動力連結，藉此能透過一轉向馬達16控制相連接的各轉軸14，使各水平軸發電機20旋轉到受風方向(如圖4所示)。各該水平軸轉子21以該通風空間11的寬度方向間隔排列在一起受風驅動，使水平軸發電機20都能迎向該鋼骨結構體10的正面。
另外參閱圖3及圖7所示，各轉軸14的上端通過一軸座141結合在上述該支架13，同一軸心最下方的該轉軸14的下端直接連結該轉向馬達16的動力輸出軸161，藉此使該水平軸發電機20直立設置在該鋼骨結構體10的各通風空間11時，能夠依循控制器控制該轉軸14轉動，使水平軸轉子21能面向風源獲取到最大受風動能(如圖4所示)。
參閱圖5所示，當風場風能超出該發電機22的負荷時，本創作該轉向馬達16與轉軸14亦能適時地依照水平軸轉子21的轉速，而將其偏轉至較小受風面，使水平軸轉子21所接收到的風能降到發電機22所能負荷的範圍，藉此獲取到最大的發電效益來進行發電，達到逐風發電的目的。再參閱圖6所示，若風場的風速超出發電機22所能負荷的範圍時，該轉向馬達16可再驅動轉軸14轉向，使該水平軸轉子21與風向呈不受風的平行狀態，以使水平軸發電機20能達到避風轉向保護的作用。
本創作之防風林發電牆使用時，可通過該鋼骨結構體10成群設置在海岸線的防風林邊緣，使其具有防風林的作用，同時通過各層的水平軸發電機20進行風力發電。由於本創作採用垂直軸向設置的水平軸發電機20在該鋼骨結構體10的通風空間11中，其使各種方向的風都能夠用於驅動該水平軸轉子21，因此在發電效益而言，可達到發電塔的單位土地面積發電利用率大幅提升，符合發電收益與投資成本。其次，本創作該鋼骨結構體10使用鋼骨做為主要結構，適合實施成多層式結構發展的集合式風力機電力系統，可強化操作效益提高運轉壽命。
再者，本創作之防風林發電牆是為了能使中小型風力發電機達到單位土地面積發電利用率提升而設計，因此其主要以鋼骨結構體10將水平軸發電機20以同一直列的通風空間11來設置實施，各水平軸轉子21以5公尺直徑大小為選用配置的尺寸為佳，每一通風空間11的規格為6公尺見方，因此如圖2所示，單一座防風林發電牆的鋼骨結構體10以建構三層通風空間11為佳，使整體防風林發電牆的總高度能落在21公尺左右，此一高度能符合一般機動高空作業車的工作限高，使防風林發電牆的一般維護作業或安裝作業，都能以一般機動高空作業車來實施。此外，如風場場域腹地足夠充裕時，本創作之防風林發電牆可如圖1方式，將多組鋼骨結構體10以水平橫向方向彼此相互連結，使防風林發電牆更具有較為寬廣的受風範圍，使風場發電效益更形優異。
綜上所述，本創作之防風林發電牆，已確具實用性與創作性，其技術手段之運用亦出於新穎無疑，且功效與設計目的誠然符合，已稱合理進步至明。為此，依法提出新型專利申請，惟懇請 鈞局惠予詳審，並賜准專利為禱，至感德便。
10:鋼骨結構體
11:通風空間
12:立桿
13:支架
14:轉軸
141:軸座
15:連軸器
16:轉向馬達
161:動力輸出軸
20:水平軸發電機
21:水平軸轉子
22:發電機
[圖1]為本創作防風林發電牆較佳實施例之立體示意圖。
[圖2]為本創作防風林發電牆較佳實施例之局部分解立體示意圖。
[圖3]為本創作防風林發電牆中較佳實施例之局部分解放大示意圖。
[圖4]為本創作防風林發電牆較佳受風狀態之示意圖。
[圖5]為本創作防風林發電牆呈轉向逐風或避風之狀態示意圖。
[圖6]為本創作防風林發電牆呈完全避風狀態示意圖。
[圖7]本創作防風林發電牆轉軸連動結構之局部分解剖面示意圖。
10:鋼骨結構體
11:通風空間
12:立桿
13:支架
14:轉軸
16:轉向馬達
20:水平軸發電機
21:水平軸轉子
Claims (3)
- 一種防風林發電牆，其包含一鋼骨結構體及多數水平軸發電機，其中： 該鋼骨結構體通過鋼骨架構成上下多層相疊的通風空間，使外界的風能夠從該鋼骨結構體的一面穿過該通風空間，並從該鋼骨結構體的另一面流出； 該多數水平軸發電機分別設置在各該通風空間中各該水平軸發電機具有一水平軸轉子及一發電機，該水平軸轉子用於驅動該發電機進而產生電能；以及 該通風空間中垂直設有可轉動的一轉軸，該轉軸提供該發電機固定，以使該水平軸發電機設置於該通風空間中。
- 如請求項1所述的防風林發電牆，其中該鋼骨結構體包含至少二支立桿，以及橫向連接在該二支立桿之間多數支架，該多數支架呈上下間隔排列，在兩支架之間形成該通風空間。
- 如請求項1所述的防風林發電牆，其中該同一直列相鄰通風空間的各轉軸，其彼此間以一連軸器形成動力連結，並通過一轉向馬達控制動力連結的各該轉軸以帶動該水平軸發電機轉向。
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| TW111200637U TWM627433U (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 防風林發電牆 |
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