TWI760180B - 發電裝置 - Google Patents
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Abstract
一種發電裝置，包含一將水流自高點導至低點的導引單元、一安裝於該導引單元的運轉單元、一固定於該導引單元並連接該運轉單元的輸送單元，及一設置於該導引單元上的防護單元。該導引單元包括多個相銜接且高度漸降的水道模組，每一個水道模組具有多個彼此銜接而構成一末端仰起之導引流道的流道板。該運轉單元包括多個分別設置於該等弧型流道末端的作動模組，每一個作動模組具有一葉輪，及一連動於該葉輪的發電機。該輸送單元包括多個分別架設於該等水道模組上的配電塔。該防護單元包括多個分別遮擋於該等導引流道上方的防護網。
Description
本發明是有關於一種發電裝置，特別是指一種運用水力的發電裝置。
電能並非可直接取用的天然資源，通常必須讓各種資源經過特定的發電裝置，才得以轉換為電能並儲存而預備使用。由於現今動力設備的蓬勃發展，許多原先採用電能無法有效帶動的工具(例如載人車輛)，目前都已克服瓶頸而能採用電力驅動，這也使得電能扮演的角色更加重要。據此，如何在既有的發電機制上進一步優化穩定性、可靠性、安全性，且一併考量環保以及成本，甚至運用其他的環境條件而配合建構，則成為相關領域研發人員的重中之重。
因此，本發明之目的，即在提供一種妥善運用環境條件的發電裝置。
於是，本發明發電裝置，適用於建構在一具有一水源的高點位置及一個水平高度低於該高點位置的低點位置之間，並包含一適用於銜接在該高點位置及該低點位置之間的導引單元、一安裝於該導引單元的運轉單元、一固定於該導引單元並連接於該運轉單元的輸送單元，及一設置於該導引單元上的防護單元。
該導引單元用以將該水源的水流自該高點位置導引至該低點位置，並包括多個相互銜接且水平高度逐漸降低的水道模組。每一個水道模組具有多個彼此銜接而共同構成一導引流道的流道板。每一個導引流道具有一位於上游的連接端，及一位於下游且向上仰起的翹曲端。
該運轉單元包括多個分別設置於該等導引流道之翹曲端的作動模組，每一個作動模組具有一適用於接收水流動能而運轉的葉輪，及一連動於該葉輪的發電機。
該輸送單元包括多個分別架設於該等水道模組上且分別電連接於該等發電機的配電塔，及一電連接於該等配電塔的變電站。
該防護單元包括多個分別遮擋於該等導引流道上方的防護網。
本發明之功效在於：運用例如山區之有高度差異的環境，能在該高點位置到該低點位置之間建構該等作動模組，並且利用該等導引流道導引水流，且分別在該等翹曲端形成向上而再落下的水流方向，藉此確實利用重力而推動該等作動模組，妥善利用由高而低的環境而透過水流發電。另外，也由於該等配電塔是直接利用環境條件而配合該導引單元及該運轉單元建構，因此可避免不必要的傳輸距離而就地變電儲存，減少傳輸可能造成的能源損耗。
參閱圖1，為本發明發電裝置的一實施例，適用於建構在一具有一水源S的高點位置H及一個水平高度低於該高點位置H的低點位置L之間，在本實施方式中，是以該水源S為水庫，並且將本實施例建構在山區為例而說明，但實際實施時，只要將本實施例建構在有高低落差的環境，並確實存在能提供水流的該水源S即可，並不以本實施方式所述的建構情境為限。本實施例包含一適用於銜接在該高點位置H及該低點位置L之間的導引單元1、一安裝於該導引單元1的運轉單元2、一固定於該導引單元1並連接於該運轉單元2的輸送單元3、一設置於該導引單元1上的防護單元4，及一適用於設置於該低點位置L的下游，並適用於匯集剩餘水量的儲集單元5。
同時參閱圖1與圖2，該導引單元1用以將該水源S的水流自該高點位置H導引至該低點位置，並包括多個相互銜接且水平高度逐漸降低的水道模組11，及多個分別支撐於該等水道模組11下方的支撐柱12。每一個水道模組11具有多個彼此銜接而共同構成一導引流道100的流道板111。每一個導引流道100具有一位於上游的連接端101，及一位於下游且向上仰起的翹曲端102。在配合既有地形地貌構築該導引單元1時，除了該等支撐柱12的建構以外，能利用該等水道模組11的模組化，執行固定化的施工作業而構成多個所需的該等導引流道100，藉此提高施工效率。另外，因應每一個導引流道100的型態需求，以及預計建構的施工基地，該等流道板111的數量、材質、曲度等等參數皆可自由調整，只要能確保將特定數量的該等流道板111模組化地快速建構，以形成所規劃之所述導引流道100的型態即可。
參閱圖3並配合圖1，該運轉單元2包括多個分別設置於該等導引流道100之翹曲端102的作動模組21，每一個作動模組21具有一適用於接收水流動能而運轉的葉輪211、一連動於該葉輪211的發電機212，及一連接於個別的該葉輪211與個別的該發電機212之間，並用以依照個別的葉輪211之旋轉速度分別調節個別的發電機212之運轉速度的變速機構213。
參閱圖4並配合圖1，每一個葉輪211具有一轉軸216，及多個連接於該轉軸216且圍繞該轉軸216而彼此間隔設置的承接件217。每一個承接件217具有一朝向水流方向且呈平面狀的受水面218，及一相反於該受水面218且呈曲面狀的背曲面219。利用呈現平面狀的該受水面218來承受水流沖擊，能讓水流在沖擊每一個承接件217後，向下滴流而流往下一個水道模組11。而呈現曲面狀的該背曲面219，則能在每一個承接件217運轉時，導引相對氣流而降低與空氣接觸時可能產生的阻力，藉此優化該等葉輪211(繪示於圖3)的運轉性能。
重新參閱圖1並配合圖3，該輸送單元3包括多個分別架設於該等水道模組11上且分別電連接於該等發電機212的配電塔31，及一電連接於該等配電塔31的變電站32。該等配電塔31的高架化，能避免周遭活動的人畜誤觸，一方面防止配置的線路意外受到破壞，也能確保周遭人畜的安全。該等發電機212運轉而產生的電能，可就近直接經由該等配電塔31傳輸而匯集至該變電站32，在提高電壓後傳輸至特定的電力供應廠，以避免過長距離的傳輸造成不必要的電能損耗。
該防護單元4包括多個分別遮擋於該等導引流道100上方的防護網41，及一適用於設置在該高點位置H與該導引單元1之間的濾水件42。每一個防護網41較佳是設計為倒U型的型態，除了提高高度而預留個別之作動模組21的配置空間以外，能避免環境中例如樹葉、樹枝之可能影響正常運轉的雜物掉落，也能防止飛禽走獸飲水而掉落。另外，該濾水件42具體而言可為網格為適當尺寸的濾網，可預先阻擋來自於該水源S的異物，確保本實施例的正常運作以及水質潔淨。
參閱圖5並配合圖1與圖3，由該水源S導入的水流，會逐段地流經過該等水道模組11構成的導引流道100，藉此分段地完整利用高低落差產生的位能。水流在每一個導引流道100中流動的過程中，得以藉由所述翹曲端102向上導引水流，使水流向上而又向下沖擊該等葉輪211，在該等葉輪211受到水流沖擊而轉動時，則可配合該等變速機構213調整適合該等發電機212運轉的轉速，將水流的沖擊力轉換為驅動該等發電機212轉動的動能，達成發電的目的。
該儲集單元5具體而言可為一水處理廠，在水流已不足以繼續提供推動該等作動模組21後，即可在相對下游妥善匯集。在該儲集單元5中匯流並儲存一定水量後，可經過例如過濾、沉澱、殺菌、電解等等的處理流程後，再將經過處理的水資源供應特定的用水需求，以充分利用水資源。
綜上所述，本發明發電裝置之該實施例，確實能運用有高度落差的天然環境，在該高點位置H到該低點位置L間建構該等作動模組21，並利用該等導引流道100向下凹曲的型態來分段導引水流，分別在該等翹曲端102形成向上而再落下的水流方向，藉此完整利用重力位能轉換為動能而推動該等作動模組21，達成發電的基本目的，而後續也能完整利用剩餘的用水，故確實可配合既有環境條件而妥善利用水資源，同時優化發電機制上的穩定性、可靠性、安全性，且一併考量環保及成本低廉。因此，確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明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，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:導引單元
100:導引流道
101:連接端
102:翹曲端
11:水道模組
111:流道板
12:支撐柱
2:運轉單元
21:作動模組
211:葉輪
212:發電機
213:變速機構
216:轉軸
217:承接件
218:受水面
219:背曲面
3:輸送單元
31:配電塔
32:變電站
4:防護單元
41:防護網
42:濾水件
5:儲集單元
H:高點位置
L:低點位置
S:水源
本發明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是一示意圖，說明本發明發電裝置的一實施例；
圖2是一立體分解圖，說明該實施例之一導引單元的其中一個水道模組；
圖3是一立體圖，說明該實施例之一運轉單元的一作動模組；
圖4是一剖視圖，說明該作動模組的一葉輪；及
圖5是一示意圖，說明該導引單元導引水流而驅動該運轉單元的情況。
1:導引單元
100:導引流道
101:連接端
102:翹曲端
11:水道模組
12:支撐柱
2:運轉單元
21:作動模組
3:輸送單元
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5:儲集單元
H:高點位置
L:低點位置
S:水源
Claims (5)
- 一種發電裝置，適用於建構在一具有一水源的高點位置及一個水平高度低於該高點位置的低點位置之間，並包含：一導引單元，適用於銜接在該高點位置及該低點位置之間，並用以將該水源的水流自該高點位置導引至該低點位置，該導引單元包括多個相互銜接且水平高度逐漸降低的水道模組，每一個水道模組具有多個彼此銜接而共同構成一導引流道的流道板，每一個導引流道具有一位於上游的連接端，及一位於下游且向上仰起的翹曲端；一運轉單元，安裝於該導引單元，並包括多個分別設置於該等導引流道之翹曲端的作動模組，每一個作動模組具有一適用於接收水流動能而運轉的葉輪，及一連動於該葉輪的發電機，每一個該葉輪具有一橫向延伸的轉軸，及多個連接於該轉軸且圍繞該轉軸而彼此間隔設置的承接件，每一個該承接件具有一朝向水流方向且呈平面狀的受水面，及一相反於該受水面且呈曲面狀的背曲面；一輸送單元，固定於該導引單元並連接於該運轉單元，且包括多個分別架設於該等水道模組上且分別電連接於該等發電機的配電塔，及一電連接於該等配電塔的變電站；及一防護單元，設置於該導引單元上，並包括多個分別 遮擋於該等導引流道上方的防護網。
- 如請求項1所述的發電裝置，其中，該導引單元還包括至少一個支撐於該等水道模組中至少其中之一下方的支撐柱。
- 如請求項1所述的發電裝置，其中，該運轉單元的每一個作動模組還具有一連接於個別的該葉輪與個別的該發電機之間，並用以依照個別的葉輪之旋轉速度分別調節個別的發電機之運轉速度的變速機構。
- 如請求項1所述的發電裝置，其中，該防護單元還包括一適用於設置在該高點位置與該導引單元之間的濾水件。
- 如請求項1所述的發電裝置，還包含一適用於設置於該低點位置的下游，並適用於匯集剩餘水量的儲集單元。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN204493065U (zh) * | 2015-03-26 | 2015-07-22 | 广东梅雁吉祥水电股份有限公司 | 一种防震高效发电站 |
| TWM605241U (zh) * | 2020-08-13 | 2020-12-11 | 財佑機械實業股份有限公司 | 螺旋式水輪發電機 |
| TWM614140U (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-01 | 羅美濤 | 發電裝置 |
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2021
- 2021-04-09 TW TW110112906A patent/TWI760180B/zh active
Patent Citations (3)
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| CN204493065U (zh) * | 2015-03-26 | 2015-07-22 | 广东梅雁吉祥水电股份有限公司 | 一种防震高效发电站 |
| TWM605241U (zh) * | 2020-08-13 | 2020-12-11 | 財佑機械實業股份有限公司 | 螺旋式水輪發電機 |
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