TW201303154A

TW201303154A - 晃動式發電裝置

Info

Publication number: TW201303154A
Application number: TW100123496A
Authority: TW
Inventors: Ming-Chin Chiu
Original assignee: China Green Energy Co Ltd
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2013-01-16
Also published as: US8710684B2; US20130009407A1

Abstract

一種晃動式發電裝置，包含一晃動模組、一勾件、一受力板與一傳動機構，晃動架具有一弧形底部，晃動架能沿弧形底部相對於平面晃動，發電機組設置於晃動架，傳動軸可旋轉的設置於晃動架並且與發電機組連接，擺錘設置於傳動軸並能相對於晃動架擺動，帶動傳動軸於晃動架晃動時相對於晃動架旋轉，進而帶動發電機組發電，勾件可釋放的勾設於晃動架，限制晃動架處於一偏擺狀態，當勾件釋放晃動架，晃動架相對於平面晃動，受力板位於晃動架上方並且能受力而可復位的往下位移，傳動機構能受受力板之往下位移連動而推抵勾件釋放晃動架。

Description

晃動式發電裝置

本發明是有關於一種發電裝置，特別是指一種晃動式發電裝置。

為因應地球能源日漸減少之窘境，近來已有越來越多利用自然界之產物產生能源之做法，如在電力來源方面，除了核能發電之外，近來亦發展出水力發電、風力發電等，其目的乃在於希望一方面減少地球能源之耗費量，另一方面則能同樣供應日常所需之能源需求量。

但不論是水力發電或風力發電，由於都是利用自然界之現象而有地理環境上之限制，反之，若能留意人類日常生活之行為，再加以運用，必定同樣能達成產生能源之目的。

因此，本發明之目的，即在提供一種利用例如交通工具通過路面所產生的輾壓動作進行發電的晃動式發電裝置。

本發明晃動式發電裝置包含一晃動模組、一勾件、一受力板與一傳動機構。該晃動模組包括一晃動架、一發電機組、一傳動軸與一擺錘，該晃動架具有一弧形底部，該晃動架能沿該弧形底部相對於一平面晃動，該發電機組設置於該晃動架，該傳動軸可旋轉的設置於該晃動架並且與該發電機組連接，該擺錘設置於該傳動軸並能相對於該晃動架擺動，帶動該傳動軸於該晃動架晃動時相對於該晃動架旋轉，進而帶動該發電機組發電。該勾件鄰近該晃動架設置並且可釋放的勾設於該晃動架，限制該晃動架處於一偏擺狀態，當該勾件釋放該晃動架，該晃動架相對於該平面晃動。該受力板位於該晃動架上方並且能受力而可復位的往下位移。該傳動機構設置於該受力板與該勾件之間，並且能受該受力板之往下位移連動而推抵該勾件釋放該晃動架。

進一步的，該晃動式發電裝置更包含一鄰近該晃動架設置的彈性元件，該晃動架位於該彈性元件與該勾件之間，當該勾件釋放該晃動架，該晃動架往鄰近該彈性元件之方向晃動並且能受該彈性元件之推抵反向往鄰近該勾件之方向晃動。

進一步的，該傳動機構包括一連桿組、一連動軸與一凸輪，該連桿組連接該受力板與該連動軸而能受該受力板致動帶動該連動軸旋轉，該凸輪設置於該連動軸而能隨該連動軸旋轉，該勾件與該凸輪連動。

進一步的，該連桿組包括一第一連桿與一第二連桿，該第一連桿位於該受力板下方並且包括相連接的一橫向臂段與一縱向臂段，該第二連桿一端連接該縱向臂段，另一端用以帶動該連動軸旋轉，當該連桿組受該受力板之往下位移連動，該橫向臂段受該受力板推抵，使該第一連桿產生該橫向臂段往下位移之旋轉，使該縱向臂段連動該第二連桿位移。

進一步的，該傳動機構更包括一設置於該連桿組與該凸輪之間的齒輪組，該齒輪組包括相嚙合的一第一齒輪與一第二齒輪，該第二齒輪設置於該連動軸，該第二連桿推動該第一齒輪，進而帶動該第二齒輪旋轉。

進一步的，該齒輪組更包括一設置於該第一齒輪與該第二齒輪其中一者的復歸彈簧，該復歸彈簧用以當該第二連桿之推力釋放時致動該齒輪組復位。

進一步的，該晃動架形成有一供該勾件卡入的卡槽，該傳動機構更包括一設置於該勾件與該凸輪之間的推桿，當該勾件勾設於該卡槽，該晃動架處於該偏擺狀態，當該凸輪隨該連動軸旋轉，該推桿受該凸輪推動，推抵該勾件位移而釋放該晃動件。

進一步的，該凸輪包括一第一凸輪部與一第二凸輪部，該第一凸輪部用以推抵該推桿位移，該第二凸輪部用以於該勾件釋放該晃動架時將該晃動架往鄰近該彈性元件的方向推抵。

進一步的，該晃動式發電裝置更包含一外殼，該外殼包括一周壁、連接該周壁的一底壁與一頂壁，該受力板可彈性位移的設置於該頂壁，該晃動模組設置於該外殼內，該底壁界定出該平面，該彈性元件與該勾件設置於該周壁的二相對壁部內壁面。

進一步的，該頂壁形成有一凹槽，該受力板包括一設置於該凹槽內的板體與一由該板體往下延伸通過凹槽而外露出該頂壁底面的推塊，且該外殼更包括一設置於該凹槽與該受力板的板體之間的彈簧，該彈簧使該受力板的板體可彈性的上下位移，當該受力板往下位移，該推塊推抵該傳動機構。

進一步的，該晃動模組更包括一設置於該傳動軸與該發電機組之間的單向軸承，該單向軸承限制該傳動軸僅於其中一轉向帶動該發電機組發電。

進一步的，該晃動式發電裝置更包含一導引機構，該導引機構包括一設置於該晃動架的第一齒排與一設置於該平面並且與該第一齒排嚙合的第二齒排，當該晃動架相對於該平面晃動，該第一齒排相對於該第二齒排位移，該導引機構用以維持該晃動架相對於該平面晃動的方向，避免該晃動架的晃動方向產生偏移。

本發明之功效在於，藉由該晃動架配合該擺錘與該傳動軸，使得當車輛輾過時，藉由該晃動架晃動使該擺錘帶動該傳動軸旋轉，進而帶動該發電機組發電。

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個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1至圖3，本發明晃動式發電裝置的一個較佳實施例是設置在一路面供車輛輾壓，利用車輛輾壓(或者也有可能是行人踩踏)的壓力使其作動進行發電，詳細說明如下。

晃動式發電裝置100包含一外殼1、一晃動模組2、至少一勾件3、一對受力板4與一對傳動機構5。

外殼1包括一周壁11與連接周壁11的一底壁12與一頂壁13，兩受力板4是彼此左右相間隔並且可上下活動的嵌設在頂壁13，本實施例中，晃動式發電裝置100設置在路面的位置狀態是外殼1埋設於路面下方，使車輛的車輪能輾壓通過受力板4，使受力板4往下位移並透過傳動機構5致動晃動模組2晃動，進而發電，當輾壓力量消失時，受力板4即往上復位，其具體實施方式可例如透過在受力板4與外殼1的頂壁13之間設置彈簧14(如圖3所示)或其他彈性支撐元件支撐受力板4而達成，而上述其他構件均設置在外殼1內而位於受力板4下方，但透過動力傳遞路徑的設計或改良，也有可能有部分元件可不必位於受力板4下方。

本實施例的受力板4設置於頂壁13的具體態樣是頂壁13頂面凹陷形成有一對凹槽131，每一受力板4包括一容納於凹槽131內的板體41與一由板體41往下通過凹槽131而外露出頂壁13底面的推塊42，前述的彈簧14是設置在板體41下方而位在凹槽131內，這樣的結構設置既可使受力板4保有上下的可活動性，也可藉由頂壁13的結構使外殼1達到較佳的防水、防塵效果。

晃動模組2包括一晃動架21、一對發電機組22、一傳動軸23與複數擺錘24。晃動架21具有一弧形底部211，晃動架21能沿著弧形底部211相對於底壁12晃動，具體而言，本實施例的晃動架21包括一架頂板210、複數彼此相間隔的隔板212、分別設置於該等隔板212的配重塊213以及複數連接桿217，架頂板210呈長條板狀，該等隔板212排列連接於架頂板210底面，每一隔板212具有一弧形底緣214，該等隔板212的弧形底緣214共同界定出弧形底部211，該等連接桿217分別連接該等隔板212，使該等隔板212能維持彼此相間隔並且連接成一體，連接桿217的具體結構可為例如螺桿，配重塊213鄰近隔板212的弧形底緣214設置，藉由配重塊213的設置，晃動架21整體形成類似不倒翁之結構，當晃動架21容置在外殼1內時，晃動架21能沿其弧形底部211相對於底壁12的頂面所界定出的一平面晃動。

發電機組22係設置於晃動架21，本實施例中，晃動架21係更包括分別設置於最外側的兩隔板212的二承座215，兩發電機組22分別設置於兩承座215而能隨著晃動架21晃動位移，傳動軸23是可相對旋轉的穿設於該等隔板212並且兩端分別與兩發電機組22連接，該等擺錘24分別套設在傳動軸23而位在該等隔板212之間並且能連同傳動軸23旋轉，且傳動軸23與擺錘24的設置使得當晃動架21連同發電機組22相對於底壁12晃動時，擺錘24會於晃動架21內擺動，藉此帶動傳動軸23相對於晃動架21旋轉，進而帶動發電機組22發電。本實施例中，晃動式發電裝置100更包含二增速齒輪組8，兩增速齒輪組8分別設置在傳動軸23兩端與兩發電機組22之間，藉此放大傳動軸23的轉速。

參閱圖3，勾件3是設置在外殼1的周壁11內壁面一處，用以勾設於晃動架21的一處，使晃動架21維持於一偏擺狀態，此偏擺狀態係使晃動架21的重心偏移，使得當勾件3釋放晃動架21時，晃動架21即可由於其重心偏移的關係開始晃動。

且本實施例中，晃動式發電裝置100更包含至少一設置於外殼1的周壁11內壁面的彈性元件6，且彈性元件6與勾件3的配合是使得晃動架21是在勾件3與彈性元件6之間晃動，彈性元件6的具體態樣為一壓縮彈簧，藉由彈性元件6的設置，當晃動架21被釋放而由如圖3所示鄰近勾件3的位置晃動至如圖5所示鄰近彈性元件6的位置時，藉由抵觸於彈性元件6並回彈，晃動架21便能反向晃動，當然，彈性元件6的設置高度與位置係可視欲供晃動架21抵觸的位置而改變。

具體而言，晃動架21的每一隔板212大致呈上窄下寬的扇形輪廓，且其中至少一隔板212的一斜邊係形成有卡槽216(圖3只顯示其中一隔板212的卡槽216)，勾件3與彈性元件6是分別設置在周壁11的兩相對壁部111、112，勾件3是呈橫向設置而一端31樞設於外殼1的周壁11內壁面，勾件3另一端32呈勾狀朝向晃動架21而用以勾設於隔板212的卡槽216，且勾件3呈勾狀的另一端32更形成有一導引斜面33，其作用稍後說明，當然，除了卡槽216的態樣以外，晃動架21也可以透過其他方式的結構設計(如凸柱結構)提供勾件3勾設，此外，勾件3及/或彈性元件6也可以設置成多數個，分別對應多數個均形成有卡槽216的隔板212，但其數量並不限，只要達成可讓晃動架21定位於偏擺狀態以及反向晃動即可。

參閱圖1、圖3、圖4，傳動機構5設置在受力板4與勾件3之間，用以接收受力板4往下位移的動能，並且以此動能致動勾件3釋放晃動架21。

進一步的，傳動機構5包括一連桿組51、一齒輪組52、一凸輪53與一連動軸55，受力板4往下位移的動能是透過連桿組51傳輸至齒輪組52，再透過齒輪組52帶動凸輪53旋轉，進而利用凸輪53將勾件3推離晃動架21，解除勾件3對晃動架21的限制。

更具體的，本實施例的連桿組51包括一第一連桿512與一第二連桿513，第一連桿512包括一橫向臂段512a、一縱向臂段512b與一介於橫向臂段512a與縱向臂段512b之間的樞接部512c，第一連桿512是藉由樞接部512c樞接定位於外殼1的周壁11而可旋轉活動，第二連桿513呈橫向設置並且一端連接第一連桿512的縱向臂段512b自由端，另一端用以推動齒輪組52旋轉。

在齒輪組52方面，本實施例的齒輪組52包括相嚙合的一第一齒輪521與一第二齒輪522，凸輪53藉由連動軸55與第二齒輪522同軸設置而能隨著第二齒輪522旋轉，而連動軸55是兩端可旋轉的定位於周壁11的其中一壁部111。本實施例的第二連桿513推動齒輪組52的方式是第二連桿513的一端相對於穿設於第一齒輪521的軸桿520偏心設置(例如第二連桿513的一端是推抵於一間隔於軸桿520的凸軸523)，所以，當第二連桿513產生橫向位移時，能推動軸桿520帶動第一齒輪521旋轉。

具體而言，本實施例的凸輪53包括一第一凸輪部531、一較第一凸輪部531遠離凸輪53的一旋轉中心530的第二凸輪部532。

如圖4所示，當受力板4受力往下位移時，受力板4的推塊42會推動第一連桿512的橫向臂段512a，使第一連桿512以其橫向臂段512a往下位移的方向旋轉，使第一連桿512的縱向臂段512b末端推動第二連桿513橫向位移，並且透過第二連桿513推動第一齒輪521旋轉，進而帶動第二齒輪522、凸輪53旋轉，進而將勾件3推離晃動架21。

更進一步的，本實施例的傳動機構5更包括一推桿514，推桿514是呈直立設置在凸輪53與勾件3之間並且能隨凸輪53連動位移而推頂勾件3，推桿514在未受推動時，其底端是靠抵於凸輪53的第一凸輪部531與第二凸輪部532之間，當凸輪53隨第二齒輪522旋轉時，凸輪53則是轉而以其第一凸輪部531將推桿514往上推頂，並藉由推桿514將勾件3往上推離晃動架21的卡槽216，同時，第二凸輪部532亦往晃動架21的方向推抵，使得被釋放的晃動架21能受到第二凸輪部532的推抵而往鄰近彈性元件6的方向晃動。

因此，整體而言，當車輛的車輪輾過受力板4時，透過連桿組51、齒輪組52與凸輪53連動勾件3釋放晃動架21之後，如圖5所示，晃動架21便開始往彈性元件6的方向晃動，而當晃動架21晃動至抵觸於彈性元件6時，藉助晃動架21壓縮彈性元件6而使彈性元件6產生的回復彈力推抵於晃動架21，如圖6所示，則使晃動架21反向往鄰近勾件3的方向晃動，藉由晃動架21來回晃動的過程中，擺錘24(見圖1)能相對於晃動架21擺動而帶動傳動軸23旋轉，進而帶動發電機組22發電。

附帶一點說明的是，當晃動架21來回晃動時，擺錘24的往復擺動會帶動傳動軸23正、反轉，而本實施例是藉由在傳動軸23與發電機組22之間設置一單向軸承(圖未示)，限制傳動軸23只有在單一方向旋轉時，方能帶動發電機組22發電。當然，由於本實施例是設置兩組發電機組22，因此，也可以設置成傳動軸23正轉時是帶動其中一組發電機組22發電，反轉時則是帶動另一組發電機組22發電。

本實施例的另一特點在於，由於該晃動式發電裝置100是用以供車輛輾壓作動而發電，當車輛不斷輾壓通過時，該晃動式發電裝置100必須能不斷反覆作動，因此，受力板4遂設置成當其所承受的輾壓力量消失時，會往上位移復位，另一方面，為使被第二連桿513推動的齒輪組52與凸軸53也能產生復位的效果以供當受力板4再次受到輾壓時可被第二連桿513再次推移，參閱圖3、圖4，本實施例中，齒輪組52更包括一復歸彈簧54，復歸彈簧54具體可為一扭力彈簧，設置在第一齒輪521或第二齒輪522其中一者(本實施例是設置在第一齒輪521)，當第一齒輪521受到第二連桿513的推抵旋轉時，復歸彈簧54即儲存一回復彈力，當連桿組51隨著受力板4復位而使推抵於第一齒輪521的力量釋放時，如圖5所示，復歸彈簧54的回復彈力即使第一齒輪521反轉，進而帶動第二齒輪522與凸輪53回轉復位至尚未被推抵連動的狀態，進而使推桿514下降，使勾件3在晃動架21被釋放晃離時，即可回復到未被往上撐離之前的位置狀態，而受到第一齒輪521反傳的帶動，也會連動連桿組51復位。

此外，參閱圖6，本實施例的另一特點在於，透過設計晃動架21與勾件3的相對位置設計，當晃動架21由於受到彈性元件6的回復彈力推動往鄰近勾件3的方向晃動時，藉由使晃動架21推抵勾件3的導引斜面33，使勾件3呈勾狀的另一端32被往上推移而能再度勾設於晃動架21的卡槽216，使晃動架21再度被限制於偏擺狀態，以利於當受力板4再次受到輾壓時，晃動架21可再度被釋放晃動。總而言之，本實施例的晃動架21作動方式是每當受力板4被輾壓一次，晃動架21即被釋放往復晃動一次，並且再度被勾件3勾設於偏擺狀態，直到受力板4再次受到輾壓作動時，晃動架21又再度被釋放晃動。

前述關於傳動機構5的說明，只是在本實施例提出的一種具體實施方式，在其他的變化態樣中，例如：第一連桿512、第二連桿513也可以利用一縱向連接於受力板4底面並且與第一齒輪521嚙合的齒排取代，此外，透過凸輪53的外型設計，也可以是直接讓凸輪53推抵勾件3而省略推桿514，或者，透過連桿組51的結構設計，也可以省略齒輪組52與凸輪53，單獨利用連桿組51達成將勾件3推離晃動架21的效果，例如，連桿組51是設計成一端連接受力板4而另一端用以推抵勾件3，當受力板4往下位移時，則連動連桿組51的另一端位移將勾件3推離晃動架21，總而言之，傳動機構5是可以透過連桿組51、齒輪組52與凸輪53或其他的連動機構的搭配組合達成其作動效果，且其傳輸動力的設置順序也不以前述為限。

進一步的，為使晃動架21能穩定的晃動，該晃動式發電裝置100更包含一導引機構7，導引機構7包括一第一齒排71與一第二齒排72，第一齒排71呈弧形設置於晃動架21，第二齒排72設置於外殼1的底壁12上並且與第一齒排71嚙合，當晃動架21沿其弧形底部211相對於底壁12晃動時，藉由第一齒排71沿著第二齒排72相對位移，可可維持晃動架21相對於底壁12晃動的方向，避免晃動架21於外殼1的晃動方向產生偏移。

本實施例中，是藉由外殼1的設置，使整個晃動式發電裝置100形成一模組化的結構，方便安裝，但在另一種變化態樣中，也可以省略外殼1的設置，直接將晃動模組2、勾件3、受力板4、傳動機構5與彈性元件6直接設置於挖設於路面101的凹穴內，而受力板4亦可以其他方式可上下彈性活動的設置於晃動模組2上方。

再補充說明的是，本實施例的受力板4是對應車輛左右兩側輪胎的位置設置，而傳動機構5與發電機組22也是配合兩受力板4設置，但兩受力板4也可以連接成一體，換言之，只有一塊受力板4，再者，傳動機構5與發電機組22的配合數量也可以視實際情況調整。

參閱圖7、圖8，為傳動機構5’的另一變化態樣，其中，傳動機構5’係省略齒輪組52的設置，凸輪53係套設於連動軸55，且連桿組51’更包括一第三連桿515與一第四連桿516，第三連桿515一端套設於連動軸55而能隨連動軸55旋轉，第三連桿515另一端則與第二連桿513連接，第四連桿516則是用以直接連接受力板4與第一連桿512。當受力板4受到壓力往下位移帶動連桿組51’時，動力透過第四連桿516傳輸至第一連桿512，第三連桿515受到第二連桿513的推動而帶動連動軸55旋轉，因而使得套設於連動軸55的凸輪53隨著一起旋轉並且致動推桿514將勾件3推離晃動架21。

而當受力板4承受的輾壓力量消失時，受力板4回復的力量便能直接連動連桿組51’、連動軸55與凸輪53復位，使勾件3回到尚未被往上撐頂前的位置狀態。

圖7、圖8的態樣中，同樣也可以設置如前一實施例的導引機構7(見圖3)。

因此，如上所述，本發明藉由晃動架21配合擺錘24與傳動軸23，使得當車輛輾過受力板4時，藉由晃動架21晃動使擺錘24帶動傳動軸23旋轉，進而帶動發電機組22發電，達成利用交通工具通過的輾壓動作進行發電的目的，因此，確實能達成本發明的目的。

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。

100．．．晃動式發電裝置

101．．．路面

1．．．外殼

11．．．周壁

111、112．．．壁部

12．．．底壁

13．．．頂壁

131．．．凹槽

14．．．彈簧

2．．．晃動模組

21．．．晃動架

210．．．架頂板

211．．．弧形底部

212．．．隔板

213．．．配重塊

214．．．弧形底緣

215．．．承座

216．．．卡槽

217．．．連接桿

22．．．發電機組

23．．．傳動軸

24．．．擺錘

3．．．勾件

31．．．勾件一端

32．．．勾件另一端

33．．．導引斜面

4．．．受力板

41．．．板體

42．．．推塊

5、5’．．．傳動機構

51、51’．．．連桿組

512．．．第一連桿

512a．．．橫向臂段

512b．．．縱向臂段

512c．．．樞接部

513．．．第二連桿

514．．．推桿

515．．．第三連桿

516．．．第四連桿

52．．．齒輪組

520．．．軸桿

521．．．第一齒輪

522．．．第二齒輪

523．．．凸軸

53．．．凸輪

530．．．旋轉中心

531．．．第一凸輪部

532．．．第二凸輪部

54．．．復歸彈簧

55．．．連動軸

6．．．彈性元件

7．．．導引機構

71．．．第一齒排

72．．．第二齒排

8．．．增速齒輪組

圖1是本發明晃動式發電裝置的一個較佳實施例的立體圖，且該晃動式發電裝置的一外殼以假想線表示；

圖2是該較佳實施例的側視圖，且該外殼以假想線表示；

圖3是該較佳實施例的一晃動架的一隔板被限制於一偏擺狀態的示意圖；

圖4至圖6是該較佳實施例的晃動架的晃動過程的示意圖；

圖7是該較佳實施例的一傳動機構的一種變化態樣的立體圖；及

圖8是圖7的該傳動機構與該晃動架的關係示意圖。