WO2011032312A1

WO2011032312A1 - 可控式太阳能储热的热气流风力发电系统

Info

Publication number: WO2011032312A1
Application number: PCT/CN2009/074000
Authority: WO
Inventors: 林辉峯
Original assignee: Lin Huifeng
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2011-03-24

Description

可控式太阳能储热的热气流风力发电系统

技术领域

[1] 本发明是关于一种可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，尤指一种可充分应用自然界的风力及热能资源进行发电的系统设备。

背景技术

[2] 由于自然资源中所蕴藏的石油含量，已随着人类开釆使用而逐渐消耗殆尽，故于国际间莫不以寻求各种替代能源为首要任务，其中，又以绿色无污染的能源应用最广受瞩目，例如，自然界的风力、太阳能、潮汐作用、地热效应. . 等作为发电系统之应用，已能取代传统石油、燃煤、铁矿砂等能源，提供人类更好的生活应用。

[3] 又，目前所常见的风力发电系统，必需设置于空旷地区，且必需于外界有风吋

，才能推动叶片旋转进行发电作业，其随着季节变化及天候环境变迁，造成风力大小不均，而在风力不足或微量风力吋，即可能因为无法推转叶片而停止发电。

[4] 而常见的太阳能应用设备，如太阳能热水器，可通过太阳能集热板接受阳光照射，并将其内部的水加热成热水，及通过管路送至保温热水槽中加以应用，则纯粹只是用于加热水及储存置放，而无法与风力应用加以结合，为此，如何有效整合不同绿色能源，使其能发挥更佳效益，即为现阶段有心人士所共同努力的目标，而希望能提出更好的整合系统，以进一步造福人群。

对发明的公开

发明内容

[5] 本发明目的在于，提出一种可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，可整合太阳能、风力及热空气资源进行发电作业，而充分利用自然资源，使其能全天候运转，以提升整体发电效益。

[6] 发明原理取自于『烟囱效应』，利用高空风力带动风扇而产生的吸抽力将来自地表面的热空气向上带，进而通过风扇同轴带动发电机产生电力；进一步利用高空风力结合热气流带动风扇，而直接由同轴风扇带动发电机产生电力。

[7] 为达成上述目的之结构特征及技术内容，本发明可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，其包括：

[8] —风力热气流发电装置，其包含一顶部设有通风口的中空下座体、一枢设于该下座体顶部的中扇叶，以及包含多组发电单元组，设置于该下座体中，该下座体包括有一外套管内含热气流管，该外套管周面设有复数配合风向的集风口，集风口可通过风气流管管件连通至对应的通风口，该热气流管装置在外套管正中央，该中扇叶中设置一伸入热气流管的转轴，该转轴穿设多组发电单元组，并该转轴上设置一可接受热气流推动的小扇叶，该风力热气流发电装置于该下座体外围设置配合集风口的集风墙，并在集风墙的墙面上进一步设置集风凹槽，以收集风气流并导流至集风口。

[9] 该风力热气流发电装置的下座体顶部上方，装设一中空圆柱型的上座体，并在该上座体顶部内设置一与该中扇叶同轴转动的大扇叶，且该上座体底部可接受集风罩收集的风气流流入，顶部设有气流大出口，该座体底部，风气流入口处，设置可选择性封闭风气流入口及控制入风流向的阻风板，该上座壳体设有储水夹层，以及在储水夹层上，设置朝内并列的散热鰭片组，该风力热气流发电装置，在其上座体及该集风墙顶部上设有太阳能板，通过太阳能加热上座体的储水夹层。

[10] 藉此设计，可将风力热气流发电装置设置于大楼、山坡高处或区域高点位置，使其能接受丰沛的自然风力，推转发电单元组进行发电作业，以及收集太阳热能产生的热气流，经过热气流管来推动该小扇叶，转动发电单元组，进行发电，可供电力控制单元进行调整电压及整流，以便民生使用，也即，本发明设计，成功的整合了风力及热空气资源，使自然资源能充分应用，达到全天候运转发电，以提高发电效能，达到更佳的发电效益。

附图说明

[11] 图 1为本发明中风力装置设置的一较佳实施例的立体示意图。

[12] 图 2为本发明利用风力、热气进行发电作业的示意图。

[13] 图 3为本发明利用风力、热气进行发电作业的局部放大示意图。图 4为本发明较佳实施形式中，有关太阳能储热装置与热气流管风气流入口端接续设置的示意图。

图 ₅为本发明以风力热气流发电装置接续数组太阳能储热装置而形成区域发电网络的示意图。

[16] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：

[17] (10) 太阳能储热装置

[18] (11) 太阳能集热板 (12) 管路

[19] (13) 保温热水槽（：14) 热传导器

[20] (20) 热气流管（2] _) 分支管路

[21] (30) 风力热气流发电装置（31) 下座体

[22] (32) 外套管 (33) 集风口

[23] (34) 中扇叶 (35) 转轴

[24] (36) 小扇叶 (37) 风流道

[25] (38) 风气流管管件 (39) 集风墙

[26] (391； ) 集风凹槽（392) 集风罩

[27] (40) 发电单元组（：41) 定位件

[28] (50) 上座体 (51) 大扇叶

[29] (52) 风气流入口（；53) 气流大出口

[30] (54) 阻风板 (55) 储水夹层

[31] (56) 散热鰭片组（：57) 太阳能板

[32] (70) 组装部 (71) 固定件

具体实施方式

[33] 本发明设计，整合了风力及热空气资源，进一步结合太阳能，而能充分应用自然资源进行发电作业。

[34] 配合参看图 1至 3所示，本发明可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，其包括一风力热气流发电装置（30) ，另如图 5，该可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，进一步包括有一太阳能储热装置（10) (如图 4所示），并以分支管路（21) 连接风力热气流发电装置（30) ，用以整合自然界的风力、太阳能及热空气资源，并应用于提供风力热气流发电装置（30) 进行发电作业该风力热气流发电装置（30) ，包含有一顶部设有通风口的中空下座体（31) 、一枢设于该下座体（31) 顶部的中扇叶（34) ，以及包含至少一组发电单元组（40) 设置于该下座体（31) 中，该下座体（31) 包含有一外套管（32) 及一热气流管（20) ，该外套管（32) 周面设有复数配合风向的集风口（33) ，每一集风口（₃₃) 处增设阻风板（54) ，由于台湾具有夏季吹西南风、冬季吹东北风的特点，因此可在外套管（32) 上设置可接收西南风、东北风的集风口

(33) ，在接收西南风吋，可将接收东北风的集风口（33) 以阻风板（54) 关闭，反之亦然，该热气流管（20) 伸入外套管（32) 正中央，该中扇叶（34) 设置一伸入热气流管（20) 的转轴（35) ，该转轴（35) 穿设该至少一组发电单元组（40) ，并在该转轴（35) 上设置一小扇叶（36) ，该中扇叶（34) 接受集风口（33) 收集的外界风力吋，可推动该中扇叶（34) 旋转，该小扇叶（3 6) 接受该热气流管（20) 收集的热气流吋，可推动该小扇叶（36) 旋转，该小、中扇叶（36、 34) 的转动可驱动发电单元组（40) 发电，以及于该热气流管

(20) 中设置控制入风流量的阻风板（54) 。

该中扇叶（34) 中设置一转轴（35) ，该转轴（35) 提供所述之发电单元组 40) 接设，如第三图所示之较佳实施例结构，该下座体（31) 中设有二个发电单元组（40) ，并以该转轴（35) 接设该二组发电单元组（40) ，惟其所能设置的发电单元组（40) 数量，可为一组、二组、三组或以上数量而不为所限，由推动动力决定之。

该中扇叶（34) 在受外界风力、热气流吹动旋转及带动转轴（35) 转动吋，可以转轴（35) 带动该至少一组发电单元组（40) 中的线圏与磁场形成旋转切割而产生电力，经由电控中心，提供用电需求端，加以应用。

该下座体（31) 于该热气流管（20) 中设有定位件（41) ，定位件（41) 可为各种形式的支撑杆、定位板片，且定位件（41) 一端设置于发电单元组（40) 的壳体上，且定位件（41) 另端定位于该热气流管（20) 内壁面，使热空气上升吋，可流过定位件（41) 之间并朝上流动，经而由中扇叶（34) 处向外流出 [39] 该风力热气流发电装置（30) 进一步在该下座体（31) 顶部上方，装设一中空圆柱型的上座体（50) ，并在该上座体（50) 顶部内，设置一与该中扇叶（34 ) 同轴转动的大扇叶（51) ，且该上座体（50) 底部风气流入口（52) ，可接受集风罩（392) 收集的风气流流入，且顶面设有一气流大出口（53) ，并在底部风气流入口（52) 处，设置可选择性封闭风气流入口（52) 及控制入风气流流量的阻风板（54) ，其中，该上座体（50) 可以为铜合金材质所制成的构件，可以接收太阳热能并增加聚集高温的效果，增进内部散热鰭片组（56) 对空气加热，以提高热气流上升效应，该上座体（50) 内侧面设有储水夹层（55) ，以及在储水夹层（55) 上设有并列的散热鰭片组（56) ，此上座体（50) 外围设有太阳能板（57) ，可吸收太阳能并加热储水夹层（55) 中的水，使散热鰭片组（56) 可以吸收储水夹层（55) 的热能，以加温通过该上座体（50) 的气流，进而提升气流上升力。

[40] 如图 1所示，该风力热气流发电装置（30) 在该下座体（31) 外围设置配合集风口（33) 的集风墙（39) ，可收集风并导流至集风口（33) ，并可在集风墙 (39) 的墙面上设置集风凹槽（391) ，以及集风墙（39) 顶部可设置集风罩（ 392) ，另如图 3所示，所述集风口（33) 可通过风气流管管件（38) 连通至对应的通风口。

[41] 在本发明较佳实施例中，依循该上座体（50) 圆柱外壳，环绕设有太阳能板 ( 57) ，以及在集风墙（39) 顶部上面设置有太阳能板（57) ，并以入水管、出水管与该储水夹层（55) 相连通，以加热该储水夹层（55) 中的水，使该储水夹层（55) 的并列散热鰭片组（56) 进一步吸收该储水夹层（55) 的热能，其中，入水管的入水端是连接该储水夹层（55) 的下半部，出水管的出水端是连接该储水夹层（55) 的上半部。

[42] 在本发明较佳实施例中，集风墙（39) 顶面上设有可提供该上座体（50) 组设的组装部（70) ，并以固定件（71) 将该上座体（50) 固定在该集风墙（39) 上。

[43] 如图 4、 5所示，该太阳能储热装置（10) 包含一太阳能集热板（11) 、一以管路（12) 接续该太阳能集热板（11) 的保温热水槽（13) ，以及包含一设置在保温热水槽（13) 的热传导器（14) ，该热传导器（14) 一端伸出该保温热水槽（13) 外，该太阳能储热装置（10) 可设置于地区空旷位置，使太阳能集热板（11) 可以接收太阳光，并将其内部的水加热成热水并通过管路（12) 送至保温热水槽（13) 中，而热传导器（14) 接触热水，则可对于热水的热能进行热传作业。

该热气流管（20) —侧端伸入，伸入装置于外套管（32) 正中央，另侧端则提供热传导器（14) 一端伸入其中，该热传导器（14) 因接触保温热水槽（13) 中的热水，可将热能传导至热气流管（20) ，使外界气流流入热气流管（20) 吋，可接触热传导器（14) 的热能，而升温成热空气气流，经由热空气上升，从热气流管（20) 流入风力热气流发电装置风力热气流发电装置（30) 中，此外，该热气流管（20) 可以收集工厂或建筑物产生的废热，形成热气流，推动该小扇叶 (36) 旋转。

该风力热气流发电装置（30) 的下座体（31) ，可设置于区域高点位置、山坡高处或具强劲风的地点，使外界风力可经由集风墙（39) 而集中导引至集风口 (33) ，并至该下座体（31) 通风口流出，同吋吹动该中扇叶（34) 旋转，而能同吋带动转轴（35) 推转发电单元组（40) 进行发电作业，且来自于太阳能储热装置（10) ，所升温的热空气或收集的废热空气流，则可经由热气流管 (2 0) 引入下座体（31) 中，且推动小扇叶（36) 及转轴（35) 旋转，进而推转发电单元组（₄₀) 进行发电作业。

另如图 2、 3所示，风也可经由该上座体（50) 的风气流入口（52) 进入，吹动该大扇叶（51) 转动，同轴推转发电单元组（40) 进行发电作业，且风可由该上座体（₅₀) 气流大出口（53) 吹出，上述中，该风力热气流发电装置（30) 进一步在集风口（33) 处设置阻风板（54) ，阻风板（54) 经由一控制装置，且可适吋地调整入风风量或封闭集风口（33) ，阻风板（54) 也可封闭对应的风气流入口 (52) 。

[47] 本发明设计，可充分利用风力、太阳能及热空气资源进行发电作业，而不论白天夜晚皆可持续运转，形成一种全天候运转发电模式，故能提高整体发电量，使发电产出的电力更符合经济效益，且能提供更多的电力资源加以应用。

配合参看图 5所示，本发明设计，可以结合多组太阳能储热装置（10) ，连接至风力热气流发电装置（30) ，使其转换的热空气气流，皆能导引至风力热气流发电装置（30) 中进行发电作业，其具体实施例，可在一区域性各地面空地位置，布设数组太阳能储热装置（10) ，该数组太阳能储热装置（10) 各以一分支管路（21) 接续至热气流管（20) 中，而可以该数组太阳能储热装置（10 ) 对于吹入的空气以热传导器（14) 加热升温，使更多升温后的热空气气流，可导入热气流管（20) 中，及通过该热气流管（20) 导引至风力热气流发电装置（30) ，上升推转小扇叶（36) 及转轴（35) 旋转，及推转发电单元组（40 ) 进行发电作业。

[49] 因此，经由上述结构特征、技术内容及发电作业的详细说明，可清楚看出本发明设计特点在于：

[50] 提供一种整合风力、太阳能及热空气资源的可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，而能充分应用自然资源进行发电作业，以提高发电量，其白天可通过风力、热气流，驱动风力热气流发电装置（30) ，晚上可利用太阳能储热装置（10) ，所加热储存的热水加热空气，接续形成热空气气流，驱动发电单元组（40) 风力热气流发电装置进行发电作业，形成全天候可运转的发电系统，故本发明设计，成功的整合了风力、太阳能及热空气资源，且可依区域环境需求，扩充太阳能储热装置（10) ，以形成区域性整合发电系统，而能充分应用自然资源，达到更好的发电效益。

Claims

权利要求书

[1] 1.一种可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，其特征在于，包括一风力热气流发电装置，其包含一顶部设有通风口的中空下座体、一枢设于该下座体顶部的中扇叶，以及包含至少一组发电单元组设置于该下座体中，该下座体包括有一外套管及一热气流管，该外套管周面设有复数配合风向的集风口，集风口可通过风气流管管件连通至对应的通风口，该热气流管配置在外套管管内正中央，该中扇叶中设置一伸入热气流管的转轴，该转轴装置至少一组发电单元组，相同此转轴上，设置一可接受热气流推动的小扇叶，该风力热气流发电装置于该下座体外围，设置配合集风口收集风力的集风墙，并在集风墙的墙面上进一步设置集风凹槽，以收集风并导流至集风口；

该风力热气流发电装置，设置一中空圆柱型上座体于该下座体顶部，并在该上座体顶部设有大出风口，大出风口处配置一与该中扇叶同轴转动的大扇叶，且该上座体底部设有气流风气流入口，可接受集风罩收集的风气流，流入上座体内部，加热成热气流以推动大扇叶后流出，该上座体内侧面设有储水夹层，同吋储水夹层朝内设置，环绕并列的散热鰭片组，该风力热气流发电装置，在该上座体及该集风墙上设有太阳能板，通过太阳能加热储水夹层内藏的水。

[2] 2.如权利要求 1所述的可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，其特征在于，进入本系统的所有气流，皆可使用阻风板，来控制气流流量的大小，并选择性封闭气流，包含下座体的集风口处、热气流管内、上座体底部气流风气流入口处，全部都设置阻风板来控制入风流量，进而控制发电或停机进行设备维修。

[3] 3.如权利要求 1所述的可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，其特征在于，下座体外围，设置配合集风口收集风力的集风墙，并在集风墙的墙面上进一步设置集风凹槽，集风墙顶部设置集风罩，对于风力的收集，无论对下座体吹正向风或吹逆向风，本发电系统都可有效使用。

[4] 4.如权利要求 1所述的可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，其特征在于，直接对发电设备储蓄热能并产生热气流，推动大扇叶，带动同轴运转，转动发电单元组，在本发电系统的设备为，装设铜质合金，容易吸收热能的中空圆柱型上座体，并在该上座体顶部内，设置一与该中扇叶同轴转动的大扇叶，且该上座体底部可接受集风罩收集的风气流流入，顶部设有气流大出口，该上座体壳体设有储水夹层，储水夹层朝内设置，环绕并列的散热鰭片组，在其上座体和集风墙顶部上设有太阳能板，通过太阳能加热上座体的储水夹层。

[5] 5.如权利要求 1所述的可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，其特征在于，外套管及热气流管，提供结合风力和热气流，推动中扇叶转动发电单元组，该外套管周面设有复数配合风向的集风口，集风口可通过风气流管管件，连通至对应的通风口，并且由集风墙供应风力，该热气流管配置在外套管管内正中央，且由太阳能储热装置供应热气流。

[6] 6.如权利要求 1所述的可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，其特征在于，大、中、小扇叶同轴运转，各自有动力来源，推动大、中、小扇叶运转，所相加、相互动运转，重迭动力，更有帮助于推动发电单元组。

[7] 7.如权利要求 1或 2所述的可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，其特征在于，该可控式太阳能储热的热气流结合风力发电系统，还包括有至少一组太阳能储热装置，所述的太阳能储热装置设置位置是低于上述风力热气流发电装置，所述的太阳能储热装置皆包含一太阳能集热板、一与该太阳能集热板相连通的保温热水槽，以及包含一设置于保温热水槽的热传导器，该热传导器一端伸出该保温热水槽外，加热进入分支管路的气流，此热气流并以分支管路接续至热气流管中。