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TW201300636A - 直立管束煙囪式風力發電裝置 - Google Patents

直立管束煙囪式風力發電裝置 Download PDF

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TW201300636A TW100122653A TW100122653A TW201300636A TW 201300636 A TW201300636 A TW 201300636A TW 100122653 A TW100122653 A TW 100122653A TW 100122653 A TW100122653 A TW 100122653A TW 201300636 A TW201300636 A TW 201300636A
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air
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Chang-Hsien Tai
Jr-Ming Miao
Jyh-Tong Teng
Shi-Wei Lo
Uzu-Kuei Hsu
Liang-Ji Chang
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Univ Nat Pingtung Sci & Tech
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Abstract

一種直立管束煙囪式風力發電裝置，係包含：一進風管，具有一第一端與一第二端，該第一端設有數進風口，該進風管內形成一進風道，該進風管之第一端與第二端之間具有一徑縮部；一出風管，沿該進風管之外壁環設，具有一開口端與一封閉端，該開口端設有數迎風口與數引流口，該出風管之內壁與該進風管之外壁形成一出風道，該封閉端與進風管之第二端形成一間隙，使該出風道與進風道之氣流由該間隙相通；及一風力發電裝置，具有一軸流式葉輪與一發電機構，該軸流式葉輪設於該進風管之徑縮部。

Description

直立管束煙囪式風力發電裝置
本發明係關於一種風力發電裝置，尤其是一種利用直立管束式結構之風力發電裝置。
為了供給人類生活所需的電能，同時又必須兼顧環境保護與永續能源的問題，風力發電的應用已經是非常重要的再生能源選項之一，透過大自然所產生的風力推動軸流式葉輪旋轉，再帶動發電機而發電，發電的能量來源不僅受到的限制較少，發電的過程也能相對減少對環境的惡性負擔。
習知風力發電裝置主要包含一軸流式葉輪及一發電機構，以水平式風機為例，為提高風能的補取，該軸流式葉輪係迎著風向設置，並透過風力的吹送而轉動，進而產生一轉動之機械能，再將該機械能傳送至該發電機構中的變速齒輪，藉由轉速比的提高帶動該發電機構，將機械能轉換成電能，完成風力發電的作動。
習知風力發電的結構，為了使該軸流式葉輪能順利受到風力吹動，該軸流式葉輪之配置多為一外露之方式，使該軸流式葉輪能直接面對自然風力，透過自然風力的推動而旋轉，惟該配置方式之軸流式葉輪旋轉動力完全倚賴自然風力，當風速不穩定或風速過小時，該風力難以帶動該軸流式葉輪旋轉，或是旋轉之速度過慢，導致該轉動之機械能不足以用來發電，使得該風力發電裝置失去作用或效果不彰。
此外，習知大型水平式風力發電的結構，當該風機遇到過大的風速時，該軸流式葉輪的轉速會大幅提高，為防止該塔架遭受該軸流式葉輪過大的轉速而斷裂，當風速太大時，會輔以一剎車裝置降低該軸流式葉輪之轉速，惟該措施使得風能無法完全進行利用而導致降低發電效率。
本發明之主要目的係提供一種直立管束煙囪式風力發電裝置，該直立管束煙囪式結構可匯集氣流與增加風速，增加風力發電的效率。
本發明之次要目的係提供一種直立管束煙囪式風力發電裝置，該直立管束煙囪式結構遇到高風速時，可將風能完全利用而進行發電。
為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段包含有：
一種直立管束煙囪式風力發電裝置，係包含：一進風管，具有一第一端與一第二端，該第一端設有數進風口，該進風管內形成一進風道，該進風管之第一端與第二端之間具有一徑縮部；一出風管，沿該進風管之外壁環設，具有一開口端與一封閉端，該開口端設有數迎風口與數引流口，該出風管之內壁與該進風管之外壁形成一出風道，該封閉端與進風管之第二端形成一間隙，使該出風道與進風道之氣流由該間隙相通；及一風力發電裝置，具有一軸流式葉輪與一發電機構，該軸流式葉輪設於該進風管之徑縮部。
本發明之直立管束煙囪式風力發電裝置，其中，該徑縮部還可以為該進風道中截面積最小之通道。
本發明之直立管束煙囪式風力發電裝置，其中，該徑縮部延伸至該進風管之第二端之通道截面積還可以逐漸擴大。
本發明之直立管束煙囪式風力發電裝置，其中，該數迎風口之開口高度還可以皆高於相對應之數引流口之開口高度。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
請參照第1及2圖所示，該直立管束煙囪式風力發電裝置係包含一進風管1、一出風管2及一發電裝置3，該出風管2沿該進風管1之外壁環設，該發電裝置3位於該進風管1之內部。
該進風管1為一中空管體，具有一第一端11與一第二端12，該第一端11設有數進風口111，該數進風口111之數量並不設限，較佳可如本實施例中設有第一進風口111a、第二進風口111b及第三進風口111c，以增加氣流的匯集量。該進風管1之內壁形成一進風道13，並具有一徑縮部14，該徑縮部14位於該進風管之第一端11與第二端12之間，且該徑縮部14之通道為該進風道13中截面積最小之通道。該進風道13之通道截面積變化，自該第一端11延伸至該徑縮部14，並在該徑縮部14形成最小通道，再由該徑縮部14沿徑向方向逐漸擴大並延伸至該進風管1之第二端12。
該出風管2係沿著該進風管1之外壁環設，具有一開口端21與一封閉端22，該開口端21設有數迎風口211與數引流口212，該數迎風口211與數引流口212之數量並不設限，較佳可如本實施例中設有第一迎風口211a、第二迎風口211b、第三迎風口211a、第一引流口212a、第二引流口212b及第三引流口212c，以增加排氣效率，且該數迎風口211之開口高度皆高於相對應之數引流口212之開口高度。該出風管2之內壁與該進風管1之外壁形成一出風道23，該出風管2之封閉端22與該進風管1之第二端12形成一間隙，使得該進風道13與出風道23之氣流由該間隙相互流通。
該發電裝置3具有一軸流式葉輪31及一發電機構32，該軸流式葉輪31設置於該進風管1之徑縮部14，且該軸流式葉輪31之葉面較佳設於易受風之方向，以利該進風道13之氣流風向能帶動該軸流式葉輪31旋轉，產生一機械能，並將該機械能透過該發電機構32轉換成一電能，並傳送到外部之儲能裝置，完成風力發電的作動。
請參閱第3圖所示，本發明直立管束煙囪式風力發電裝置係透過該數進風口111匯集自然氣流，再將該自然氣流引入該進風道13，順勢推動置於該進風道13內的發電裝置3，再將該自然氣流由該出風道23之數迎風口211與數引流口212排出。更詳言之，該進風管1之數進風口111較佳迎著風向設置，使該自然氣流能順利進入該第一進風口111a、第二進風口111b及第三進風口111c，該數進風口111匯集自然氣流後，會將該氣流推送至該進風道13內，由於該進風道13中之最小通道截面積位於該徑縮部14，故該氣流會於該徑縮部14產生加速行為，增加該處氣流流動的速度，並將氣流之方向調整至該管式煙囪之軸向方向。當氣流通過徑縮部14後，由於從該徑縮部14延伸至該第二端12之通道截面積逐漸擴大，故該徑縮部14至該第二端12之通道流動阻力變小，使得該氣流通過該徑縮部14後，可以因為壓力回復效應而更順利的流動到該進風管1之第二端12，間接提升該進風道13之徑縮部14的氣流速度，增加設於該徑縮部14內之軸流式葉輪31的轉動速度。
由於該出風管2之封閉端22與該進風管1之第二端12設有間隙，使該進風道13與該出風道23之氣流相通，故自該進風道13流入之氣流，會經由該出風道23之數迎風口211與數引流口212流出，該數迎風口211與該數引流口212之設置方向可隨風向調整，較佳使該第一迎風口211a、第二迎風口211b及第三迎風口211c能直接迎向氣流流動的方向，使得風力將排出之氣流由該數迎風口211吹送到該數引流口212處，由於該數引流口212之高度低於該數迎風口211，故當空氣從該數迎風口211被吹往該數引流口212時，透過氣流相互牽引的效果，會牽拉該相對低端之該數引流口212處之空氣，並於該處形成一相對低壓，產生一負壓效應，讓該數引流口212處之拔風作用更加明顯，使該直立管束煙囪式構造同時受到自進風道13流入之自然風力之正壓效應，以及該數引流口212之相對低壓產生的負壓效應，提升該直立管束煙囪式構造之氣體流速，進而提升風力發電的效率。
本發明之直立管束煙囪式風力發電裝置有匯集氣流與提升風速的作用，可幫助該進風道內之軸流式葉輪旋轉，具有提升風力發電效率的功效。
本發明之直立管束煙囪式風力發電裝置，可不需因維持塔架結構而降低該軸流式葉輪之轉速，具有將風能完全利用之功效。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
 [本發明]
1．．．進風管
11．．．第一端
111．．．數進風口
111a．．．第一進風口
111b．．．第二進風口
111c．．．第三進風口
12．．．第二端
13．．．進風道
14．．．徑縮部
2．．．出風管
21．．．開口端
211．．．數迎風口
211a．．．第一迎風口
211b．．．第二迎風口
211c．．．第三迎風口
212．．．數引流口
212a．．．第一引流口
212b．．．第二引流口
212c．．．第三引流口
22．．．封閉端
23．．．出風道
3．．．發電裝置
31．．．軸流式葉輪
32．．．發電機構
第1圖：本發明直立管束煙囪式風力發電裝置架構圖。
第2圖：本發明直立管束煙囪式風力發電裝置剖面圖。
第3圖：本發明直立管束煙囪式風力發電裝置氣流示意圖。
1．．．進風管
11．．．第一端
111．．．數進風口
111a．．．第一進風口
111b．．．第二進風口
111c．．．第三進風口
12．．．第二端
13．．．進風道
14．．．徑縮部
2．．．出風管
21．．．開口端
211．．．數迎風口
211a．．．第一迎風口
211b．．．第二迎風口
211c．．．第三迎風口
212．．．數引流口
212a．．．第一引流口
212b．．．第二引流口
212c．．．第三引流口
22．．．封閉端
23．．．出風道
3．．．發電裝置
31．．．軸流式葉輪
32．．．發電機構

Claims (4)

  1. 一種直立管束煙囪式風力發電裝置，係包含：一進風管，具有一第一端與一第二端，該第一端設有數進風口，該進風管內形成一進風道，該進風管之第一端與第二端之間具有一徑縮部；一出風管，沿該進風管之外壁環設，具有一開口端與一封閉端，該開口端設有數迎風口與數引流口，該出風管之內壁與該進風管之外壁形成一出風道，該封閉端與進風管之第二端形成一間隙，使該出風道與進風道之氣流由該間隙相通；及一風力發電裝置，具有一軸流式葉輪與一發電機構，該軸流式葉輪設於該進風管之徑縮部。
  2. 依申請專利範圍第1項所述之直立管束煙囪式風力發電裝置，其中，該徑縮部為該進風道中截面積最小之通道。
  3. 依申請專利範圍第2項所述之直立管束煙囪式風力發電裝置，其中，該徑縮部延伸至該進風管之第二端之通道截面積逐漸擴大。
  4. 依申請專利範圍第1項所述之直立管束煙囪式風力發電裝置，其中，該數迎風口之開口高度皆高於相對應之數引流口之開口高度。
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