TWI494504B - Array kinetic energy capture device - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種動能擷取器，特別是指一種藉由擾流產生動能的陣列式動能擷取裝置。
在全球因應氣候變遷與保護環境的呼聲中，再生能源因為具有潔淨、低溫室氣體排放及自產能源的特性，愈來愈多的國家將再生能源列為未來能源政策考慮重點之一，因此我國的能源政策，也逐步思考如何發展再生能源。
傳統的小型風力發電機由於使用風車葉，因而需要較大的空間運作，要遠離人口稠密的地區，且在風速每秒達到4米，才能夠產生電力，待風速增至每秒7米，才能有效發電。但全球大部份城市的平均風速只有每秒5米，在受到風速限制的情形下，傳統小型風力發電機只有20%-40%的時間可以運作。
為了改善前述缺失，本案申請人先前提申有第97146198號案，主要是提供一種只需存在於有流體流動的環境，就能自力發電的能量擷取器，藉此，不但可以再生能源，且能達到節能省電的環保需求。惟，本案發明人並不以此為滿足，仍秉持著精益求精的精神，以提升發電效益為目標，積極潛心加以研究開發。
因此，本發明之目的，即在提供一種可以提升振動能及發電效益的陣列式動能擷取裝置。
於是，本發明的陣列式動能擷取裝置，包含一基體，及數壓電元件。該基體具有陣列式排列的數條流道，每一流道分別具有供流體進、出的一入口與一出口。該等壓電元件，分別相對該流道設置在該基體內，且迎向流動中的流體而轉換動能為電能。
本發明的功效是利用陣列的排列方式，加速每一流道內的流體流速，及提升產出的電能量，進而達到提升振動能及發電效益的目的。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖1、圖2，及圖3，本發明陣列式動能擷取裝置的一較佳實施例包含一基體2、數壓電元件4，及數擾流件5。
該基體2具有區隔成數條流道20的數牆壁21、形在該等牆壁21一端的一匯流口22，及一頸縮段23。該等流道20呈陣列式排列(本較佳實施例為3×3的陣列)，並分別具有形成在二端且與外界連通的一入口201與一出口202。鄰接每一流道20的牆壁21分別形成有一凹部211。該匯流口22的面積範圍涵蓋所有入口201，且用於導引流體流向該等入口201。該頸縮段23形成在該匯流口22與該等入口201間，且斷面積由鄰接該匯流口22的一端朝鄰接該等入口201的另一端逐漸縮小。
該等壓電元件4分別相對該流道20封裝在該牆壁21的凹部211內，且迎向流動中的流體而轉換動能為電能。值得一提的是，形成在相鄰流道20間的凹部211分別能夠上、下容納有二壓電元件4。
該壓電元件4是以壓電材料(Piezoelectric Materials)製成，是一種具電能與機械能相互轉換的材料，由於壓電材料的晶體排列具有方向性，當沿著一定的方向施加外力，晶體發生形變的同時，其中之電耦極矩會產生重新排列現象，導致介質表面帶有電荷，即會產生電壓。
該等擾流件5分別沿水平方向相對設置在該基體2的流道20內，並分別具有朝向該壓電元件4的一斜面51。該斜面51由鄰近該入口201的一端朝向鄰近該出口202的另一端傾斜。
依據前述，當流體匯聚於該基體1的匯流口22，而由等入口201、該等出口202進、出呈陣列排列的該等流道20時，流體會受阻於位於該壓電元件4下方的擾流件5，而產生大幅度的波動及擾流，藉此，迎向流體的壓電元件4，會隨流體的波動而產生大幅度的振動，進而轉換動能為電能，達到發電的效果。
值得一提的是，依據質量守恆定律：A1
V1
=A2
V2
A1
：匯流口22的截面積
V1
：匯流口22內流體的流速
A2
：流道20的截面積
V2
：流道20內流體的流速
假設流體進入該匯流口22時的流速是2m/s~4m/s，當流體由該匯流口22經該頸縮段23時，會因為斷面縮減，而對流體產生一壓縮效果，使流體的流速加快，藉此，由於該匯流口22截面積約相當於每一流道20截面積的9倍大，依據前述公式A1
V1
=A2
V2
，得9V1
=1V2
，能夠計算出V2
=9＊2~9＊4，得知進入每一流道20內的流速大幅提升至18m/s~36m/s。顯然，本發明可以使流速大幅提升，而遠遠超出先前技術中發電時所需流速每秒7米的標準。
據上所述可知，本發明之陣列式動能擷取裝置具有下列優點及功效：
本發明可以利用陣列的排列方式，及壓縮流體的特殊效果，加速每一流道20內的流體流速，及以多數個壓電元件4提升產出的電能量，不但能夠在流速每秒2米的情形下，產生遠遠超出先前技術中發電時所需流速每秒7米的標準，達到再生能源、節能省電的環保需求，且能夠以該擾流件5，使流體通過該擾流件5後形成流體壓力之明顯波動，進而達到提升振動能及發電效益的目的，使本發明更具有產品競爭力。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2‧‧‧基體
20‧‧‧流道
201‧‧‧入口
202‧‧‧出口
21‧‧‧牆壁
211‧‧‧凹部
22‧‧‧匯流口
23‧‧‧頸縮段
4‧‧‧壓電元件
5‧‧‧擾流件
51‧‧‧斜面
圖1是一立體圖，說明本發明一陣列式動能擷取裝置
的一較佳實施例；圖2是該較佳實施例的一剖視圖；及圖3是該較佳實施例的另一剖視圖。
2‧‧‧基體
20‧‧‧流道
201‧‧‧入口
202‧‧‧出口
21‧‧‧牆壁
211‧‧‧凹部
22‧‧‧匯流口
23‧‧‧頸縮段
4‧‧‧壓電元件
5‧‧‧擾流件
51‧‧‧斜面
Claims (10)
- 一種陣列式動能擷取裝置，包含：一基體，具有陣列式排列的數條流道，每一流道分別具有供流體進、出的一入口與一出口；及數壓電元件，分別相對該流道設置在該基體內，且迎向流動中的流體而轉換動能為電能。
- 依據申請專利範圍第1項所述之陣列式動能擷取裝置，其中，該基體具有區隔成該等流道的數牆壁。
- 依據申請專利範圍第2項所述之陣列式動能擷取裝置，其中，鄰接每一流道的至少一牆壁分別設置有該壓電元件。
- 依據申請專利範圍第2項所述之陣列式動能擷取裝置，其中，鄰接每一流道的至少一牆壁分別形成有容納該壓電元件的一凹部。
- 依據申請專利範圍第4項所述之陣列式動能擷取裝置，其中，形成在相鄰流道間的凹部分別上、下容納有二壓電元件。
- 依據申請專利範圍第1項所述之陣列式動能擷取裝置，更包含有數擾流件，該等擾流件分別設置在該流道內，使進入該流道的流體通過該擾流件後形成流體壓力之波動。
- 依據申請專利範圍第6項所述之陣列式動能擷取裝置，其中，每一擾流件分別具有朝向該壓電元件的一斜面，該斜面由鄰近該入口的一端朝向鄰近該出口的另一端傾 斜。
- 依據申請專利範圍第6項所述之陣列式動能擷取裝置，其中，每一擾流件分別相對該壓電元件。
- 依據申請專利範圍第1項所述之陣列式動能擷取裝置，其中，該基體更具有形成在一端且範圍涵蓋所有入口的一匯流口，該匯流口用於導引流體流向該等入口。
- 依據申請專利範圍第9項所述之陣列式動能擷取裝置，其中，該基體更具有形成在該匯流口與該等入口間且斷面積由鄰接該匯流口的一端朝鄰接該等入口的另一端逐漸縮小的一頸縮段。
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|---|---|---|---|
| TW100120856A TWI494504B (zh) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | Array kinetic energy capture device |
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| TW100120856A TWI494504B (zh) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | Array kinetic energy capture device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201250117A TW201250117A (en) | 2012-12-16 |
| TWI494504B true TWI494504B (zh) | 2015-08-01 |
Family
ID=48139187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW100120856A TWI494504B (zh) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | Array kinetic energy capture device |
Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW287329B (zh) * | 1994-02-02 | 1996-10-01 | Hansa Metallwerke Ag |
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2011
- 2011-06-15 TW TW100120856A patent/TWI494504B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
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Also Published As
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