TWI763260B

TWI763260B - 海浪發電裝置及發電防波堤構造

Info

Publication number: TWI763260B
Application number: TW110101727A
Authority: TW
Inventors: 吳迪; 吳宗和
Original assignee: 宗華實業有限公司
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2022-05-01
Also published as: TW202229718A

Abstract

本發明之海浪發電裝置包括一發電防波堤構造、至少一檔浪板組件、至少一第一油壓缸、多個頂撐油壓缸、一壓重塊、一液壓發電機及一液壓油箱。其中，發電防波堤構造包括至少二個中空牆、一導波塊及一屋頂及一消能牆，中空牆包括一第一油壓缸容置空間，且相鄰的二個中空牆之間形成一進水渠道。導波塊包括一斜坡，且中空牆的前端處設置在斜坡上。屋頂是設置在中空牆上方，屋頂包括一壓塊容置空間，壓塊容置空間是位於第一油壓缸容置空間的上方，而消能牆是設置在進水渠道的末端路徑上。

Description

海浪發電裝置及發電防波堤構造

本發明是關於一種海浪發電裝置及發電防波堤構造，特別是一種具有進水渠道海浪發電裝置及發電防波堤構造。

進入二十一世紀，影響全世界最重大的課題之一就是「能源問題」，根據專家的預估，全世界的石油蘊藏將會在未來的四、五十年內全部開採殆盡，積極開發新能源和尋找各種可能的替代能源，便成了全世界各國政府最重要的課題之一，而「海浪能」則是科學家所公認，能量密度僅次於「核融合能」的優良再生能源，成為各先進國家紛紛投下巨資，大力推動研發的主要項目之一。

事實上，台灣地區四面環海，利用海浪的動能來發電具有相當優異的條件，尤其是海浪之浪進及浪退的變化非常的穩定，如能將源源不絕的海浪進、退時之動力有效的轉換為電力，則將可產生巨大的經濟效益。然而，截至目前為止，仍未此海洋資源善加利用。

此外，由於海浪發電裝置一般均安裝在海洋中，最怕的是颱風侵襲。詳細來說，雖然颱風期間波浪高度很大，是有利於發電能量的產生。然而，太過強大的波浪容易超過海浪發電裝置的承受極限，反而將摧毀了發電機組。這也是傳統的海浪發電裝置不能被廣為採用的原因。

因此，如何設計一個可靠、穩定的海浪發電裝置，便是本領域具有通常知識者值得去思量地。

本發明之目的在於提供一海浪發電裝置，該海浪發電裝置能可靠、穩定的利用海浪的動能進行發電，且也不畏懼強大波浪的侵襲。

本發明之海浪發電裝置包括一發電防波堤構造、至少一檔浪板組件、至少一第一油壓缸、多個頂撐油壓缸、一壓重塊、一液壓發電機及一液壓油箱。其中，發電防波堤構造包括至少二個中空牆、一導波塊、一屋頂及一消能牆，中空牆包括一第一油壓缸容置空間，且相鄰的二個中空牆之間形成一進水渠道。此外，導波塊包括一斜坡，且中空牆的前端處設置在斜坡上。

另外，屋頂是設置在中空牆上方，屋頂包括一壓塊容置空間，壓塊容置空間是位於第一油壓缸容置空間的上方，而消能牆是設置在進水渠道的末端路徑上。此外，檔浪板組件包括一檔浪板、一小型浮筒、二個擺盪桿、一第一連動桿及一第一齒輪。其中，檔浪板是設置在進水渠道上，小型浮筒連結檔浪板，檔浪板是以可滑動的方式連結擺盪桿，第一連動桿是連結擺盪桿，而第一齒輪套設於第一連動桿。

另外，第一油壓缸是設置在第一油壓缸容置空間內，第一油壓缸包括一第一活塞桿，第一活塞桿的表面包括一第一齒條結構，且第一齒輪經由第一齒條結構嚙合於該第一活塞桿上。此外，第一油壓缸是經由一第一油管連結頂撐油壓缸，且頂撐油壓缸包括一支撐活塞桿。壓重塊是設置在壓塊容置空間，且壓重塊抵靠著每一個支撐活塞桿。液壓發電機是經由一導入油管連結該頂撐油壓缸，而液壓油箱是經由一內部油管連結該液壓發電機。其中，導入油管上設有一控制閥。

在上所述之海浪發電裝置，其中，當該檔浪板擺動時，該檔浪板帶動該第一連動桿及第一齒輪進行轉動。

在上所述之海浪發電裝置，其中，液壓油箱經由一回流油管連結第一油壓缸。

在上所述之海浪發電裝置，其中，中空牆還包括一第二油壓缸容置空間，且該海浪發電裝置還包括至少一第一浮筒組件及至少一第二油壓缸。其中，第一浮筒組件包括一第一浮筒、至少一第一浮動桿、一第二連動桿及一第二齒輪，第一浮筒是位於檔浪板及消能牆之間，第一浮動桿的其中一端連結在該第一浮筒，第一浮動桿的另一端連結在第二連動桿，而第二齒輪是套設於第二連動桿。此外，第二油壓缸是設置在第二油壓缸容置空間內，第二油壓缸包括一第二活塞桿，第二活塞桿的表面包括一第二齒條結構，且第二齒輪經由第二齒條結構嚙合於第二活塞桿上。其中，第二油壓缸經由一第二油管連結頂撐油壓缸。

在上所述之海浪發電裝置，其中，液壓油箱經由該回流油管連結該第二油壓缸。

在上所述之海浪發電裝置，其中，屋頂還包括多個第三油壓缸容置空間，海浪發電裝置還包括至少一第二浮筒組件及至少一第三油壓缸。其中，第二浮筒組件，包括一第二浮筒、至少一第二浮動桿、一第三連動桿及至少一第三齒輪，第二浮動桿的其中一端連結在該第二浮筒，第二浮動桿的另一端連結在該第三連動桿，而第三齒輪是套設於第三連動桿。此外，第三油壓缸是設置在第三油壓缸容置空間內，第三油壓缸包括一第三活塞桿，第三活塞桿的表面包括一第三齒條結構，且第三齒輪是經由第三齒條結構嚙合於該第三活塞桿上。其中，第三油壓缸經由一第三油管連結該頂撐油壓缸。

在上所述之海浪發電裝置，其中，液壓油箱經由該回流油管連結第三油壓缸。

在上所述之海浪發電裝置，其中，中空牆的前端呈V字形。

本發明之目的在於提供一發電防波堤構造，具有發電防波堤構造的海浪發電裝置能可靠、穩定的利用海浪的動能進行發電，且也不畏懼強大波浪的侵襲。

本發明之種發電防波堤構造包括至少二個中空牆、一導波塊、一屋頂及一消能牆。其中，中空牆是包括一第一油壓缸容置空間及一第二油壓缸容置空間，且相鄰的二個中空牆之間形成一進水渠道。此外，導波塊是包括一斜坡，且中空牆的前端處設置在該斜坡上。另外，屋頂是設置在中空牆上方，屋頂包括一壓塊容置空間及一第三油壓缸容置空間。其中，壓塊容置空間是位於第一油壓缸容置空間及第二油壓缸容置空間的上方，而第三油壓缸容置空間是位於該壓塊容置空間的側邊。消能牆是設置在進水渠道的末端路徑上。

在上所述之發電防波堤構造，其中，中空牆的前端呈V字形。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

1:海浪發電裝置

10:發電防波堤構造

101:中空牆

1011:第一油壓缸容置空間

1012:第二油壓缸容置空間

102:導波塊

102S:斜坡

103:屋頂

1031:壓塊容置空間

104:消能牆

105:進水渠道

120:檔浪板

121:第一連動桿

122:第一齒輪

123:小型浮筒

13:第一油壓缸

13P:第一油管

131:第一活塞桿

131A:第一齒條結構

14:頂撐油壓缸

141:支撐活塞桿

16:壓重塊

17G:液壓發電機

17S:液壓電磁閥

17T:液壓油箱

17P:導入油管

172:內部油管

173:回流油管

180:第一浮筒

181:第一浮動桿

182:第二連動桿

183:第二齒輪

19:第二油壓缸

19P:二油管

191:第二活塞桿

191A:第二齒條結構

21:第三油壓缸

21P:第三油管

211:第三活塞桿

211A:第三齒條結構

220:第二浮筒

221:第二浮動桿

222:第三連動桿

223:第三齒輪

圖1A所繪示為檔浪板120與第一浮筒180設置在進水渠道11的示意圖。

圖1B所繪示為發電防波堤構造10的示意圖。

圖1C及圖1D所繪示為不同高度下剖切發電防波堤構造10的示意圖。

圖2A及圖2B所繪示為海浪發電裝置1的內部元件的示意圖。

圖2C所繪示為120在擺盪桿124上滑動的示意圖。

圖2D所繪示為海浪發電裝置1的立體剖視圖。

圖3A及圖3B所繪示為檔浪板120擺動的示意圖。

圖4A所繪示為頂撐油壓缸14的所在位置的示意圖

圖4B所繪示為壓重塊16設置在壓塊容置空間1031的示意圖。

圖4C所繪示為多個支撐活塞桿141往上推動壓重塊16的示意圖。

圖5所繪示為第一浮筒180受到海水浮力的示意圖。

請參閱圖1A、圖1B、圖1C、圖1D、圖2A及圖2B。圖1A所繪示為檔浪板120與第一浮筒180設置在進水渠道11的示意圖，圖1B所繪示為發電防波堤構造10的示意圖，圖1C及圖1D所繪示為不同高度下剖切發電防波堤構造10的示意圖，圖2A及圖2B所繪示為海浪發電裝置1的內部元件的示意圖。

海浪發電裝置1包括一發電防波堤構造10、至少一檔浪板組件、至少一第一油壓缸13、多個頂撐油壓缸14、一壓重塊16、一液壓發電機17G、一液壓油箱17T、至少一第一浮筒組件、多個第二油壓缸19、至少一第二浮筒組件及多個第三油壓缸21。其中，發電防波堤構造10包括四個中空牆101、一導波塊102及一屋頂103及一消能牆104。其中，中空牆101的前端是呈V字形，有利於引導海浪進入發電防波堤構造10內部。並且，中空牆101包括一個第一油壓缸容置空間1011及一個第二油壓缸容置空間1012(請參閱圖1C)。在本實施例中，相鄰的二個中空牆101之間形成一進水渠道105(請參閱圖1D)。

此外，導波塊102是呈一梯形體，導波塊102包括一斜坡102S，中空牆101的前端處是設置在斜坡102S上，迎向海浪發電裝置1的海浪是經由導波塊102的斜坡102S進入進水渠道105內。

屋頂103是包括一壓塊容置空間1031及多個第三油壓缸容置空間1032，壓塊容置空間103是位於第一油壓缸容置空間1011及第二油壓缸容置空間1012的上方，而第三油壓缸容置空間1032是位於壓塊容置空間1031的側邊。

另外，請再次參閱圖1A，消能牆104是設置在進水渠道105的末端路徑上。因此，當海浪進入到進水渠道105內，消能牆104能吸收海浪或大水拍打的衝擊以保護後方的海岸或河堤。

請再次參閱圖2A及同時參閱圖3A及圖3B，圖3A及圖3B所繪示為檔浪板120擺動的示意圖。檔浪板組件是包括一檔浪板120、一小型浮筒123、二個擺盪桿124、一第一連動桿121及一第一齒輪122。此外，小型浮筒123是連結檔浪板120，且檔浪板120是以可滑動的方式連結擺盪桿124(請參閱圖2C)。因此，當進水渠道105湧入海水時，小型浮筒123受到海水浮力往上移動，檔浪板120也會跟著小型浮筒123往上升。這樣一來，當進水渠道105內的水位較高時，在上升位置的檔浪板120有利於接收到海浪的衝擊。

另外，檔浪板120是設置在進水渠道105的前端路徑上，所以檔浪板120會受到海浪的衝擊而進行擺動。並且，當檔浪板120受到強烈的海浪衝擊時，向上擺動的檔浪板120會被屋頂103所阻擋住，以防止檔浪板120的擺幅過大。此外，第一連動桿121是連結擺盪桿124，而第一齒輪122是套設於第一連動桿121。

請再次參閱圖2A、圖2B及同時參閱圖2D，圖2D所繪示海浪發電裝置1的立體剖視圖。第一油壓缸13是設置在第一油壓缸容置空間1011內，第一油壓缸13 是包括一第一活塞桿131，第一活塞桿131的表面是包括一第一齒條結構131A。在本實施例中，第一齒輪122是經由第一齒條結構131A嚙合於第一活塞桿131上，而第一油壓缸13是經由一第一油管13P連結頂撐油壓缸14。因此，當檔浪板120擺動時，檔浪板120會同時帶動第一連動桿121及第一齒輪122進行轉動。之後，第一齒輪122會帶動第一活塞桿131，以使第一油壓缸13內的油經由第一油管13P輸送至每一個頂撐油壓缸14。

請參閱圖2A及同時參閱圖4A、圖4B及圖4C，圖4A所繪示為頂撐油壓缸14的所在位置的示意圖，圖4B所繪示為壓重塊16設置在壓塊容置空間1031的示意圖，圖4C所繪示為多個支撐活塞桿141往上推動壓重塊16的示意圖。頂撐油壓缸14是設置在第一活塞桿131或第二活塞桿191的上方，也是位於第一油壓缸容置空間1011或第二油壓缸容置空間1012內，且每一個頂撐油壓缸14皆是包括一支撐活塞桿141。

此外，壓重塊16是設置在壓塊容置空間1031內，且壓重塊16的下方表面是抵靠著每一個支撐活塞桿141。在本實施例中，當第一油壓缸13內的油輸送至頂撐油壓缸14時，頂撐油壓缸14的支撐活塞桿141會向上推動壓重塊16(請參閱圖4C)。這樣一來，海浪的動量便儲存於壓重塊16及頂撐油壓缸14中。具體來說，海浪的動能已被轉化為壓重塊16的位能及頂撐油壓缸14的液壓能。

請再次參閱圖2A、圖2B及圖4B，液壓發電機17G是經由一導入油管17P連結頂撐油壓缸14，且導入油管17P上設有一液壓電磁閥17S，液壓電磁閥17S是用來開啟或關閉導入油管17P。其中，當導入油管17P被液壓電磁閥17S開啟時，壓重塊16本身的重量會迫使支撐活塞桿141向下縮入缸體內，以使頂撐油壓缸14內的油從導入油管17P輸送至液壓發電機17G。這樣一來，持續流動的液體油便能帶動液壓發電機17G進行發電。換句話說，在本實施例中，壓重塊16的位能及頂撐油壓缸14的液壓能皆會被轉化為電能。

上述中，海浪發電裝置1的主要元件都是設置於發電防波堤構造10內，發電防波堤構造10能提供遮蔽保護的作用，所以本實施例之海浪發電裝置1能穩定且可靠的供電。

此外，液壓發電機17G是經由一內部油管172連結液壓油箱17T，且液壓油箱17T經由一回流油管173連結第一油壓缸13。其中，液壓發電機17G所接收到的油會經由內部油管172輸送至液壓油箱17T。之後，液壓油箱17T內的油再經由回流油管173輸送回第一油壓缸13內，以使本裝置的油管形成一循環迴路。

請再次參閱圖2A、圖2B及同時參閱圖5，圖5所繪示為第一浮筒180受到海水浮力的示意圖。第一浮筒組件包括一第一浮筒180、至少一第一浮動桿181、一第二連動桿182及一第二齒輪183，第一浮筒180是位於檔浪板120及消能牆104之間。其中，第一浮動桿181的其中一端是連結在第一浮筒180的側端位置，而第一浮動桿181的另一端是連結在第二連動桿182。並且，第二齒輪183是套設於第二連動桿182外部。值得注意的是，當進水渠道105湧入海水時，第一浮筒180會受到海水浮力往上移動。並且，往上移動的第一浮筒180同樣會被屋頂103所阻擋住，以防止第一浮筒180上升的幅度過大。

請再次參閱圖2D，第二油壓缸19是設置在第二油壓缸容置空間1012內，第二油壓缸19是包括一第二活塞桿191，第二活塞桿191的表面包括一第二齒條結構191A。在本實施例中，第二齒輪183是經由第二齒條結構191A嚙合於該第二活塞桿191上。並且，第二油壓缸19是經由一第二油管19P連結頂撐油壓缸14。因此，當第一浮筒180受到海水浮力往上移動，第一浮筒180也會同時帶動第一浮動桿181、第二連動桿182及一第二齒輪183進行轉動。之後，第二齒輪183會帶動第二活塞桿191，以使第二油壓缸19內的油經由第二油管19P輸送至每一個頂撐油壓缸14。

請再次參閱圖4C，當第二油壓缸19內的油輸送至頂撐油壓缸14時，頂撐油壓缸14的支撐活塞桿141同樣會向上推動壓重塊16。這樣一來，海水的浮力被間接轉化為壓重塊16的位能及頂撐油壓缸14的液壓能。

同理，當導入油管17P被液壓電磁閥17S開啟時，壓重塊16本身的重量會迫使支撐活塞桿141向下縮入頂撐油壓缸14的缸體內，以使頂撐油壓缸14內的油從導入油管17P輸送至液壓發電機17G。這樣一來，持續流動的液體油便能帶動液壓發電機17G進行發電。換句話說，壓重塊16的位能及頂撐油壓缸14的液壓能皆會被轉化為電能。

此外，液壓油箱17T同樣是經由回流油管173連結第二油壓缸19。其中，液壓發電機17G所接收到的油會經由內部油管172輸送至液壓油箱17T。之後，液壓油箱17T內的油同樣經由回流油管173輸送回第二油壓缸19內，以使本裝置的油管形成另一個循環迴路。

請再次參閱圖2A、圖2B及同時參閱圖6，圖6所繪示為第二浮筒220受到海水浮力的示意圖。第二浮筒組件包括一第二浮筒220、二個第二浮動桿221、一第三連動桿222及二個第三齒輪223，第二浮筒220是位於第三油壓缸容置空間1032的下方。其中，第二浮動桿221的其中一端是連結在第二浮筒220，而第二浮動桿221的另一端是連結在第三連動桿222。並且，第三齒輪223是套設於第三連動桿222外部。在本實施例中，當海面的高度已高於進水渠道105時，第二浮筒220 會受到海水浮力往上移動。並且，往上移動的第二浮筒220同樣會被屋頂103所阻擋住，以防止第二浮筒220上升的幅度過大。

請再次參閱圖2D，第三油壓缸21是設置在第三油壓缸容置空間1032內，第三油壓缸21是包括一第三活塞桿211，第三活塞桿211的表面包括一第三齒條結構211A。在本實施例中，第三齒輪223是經由第三齒條結構211A嚙合於第三活塞桿211上。並且，第三油壓缸21是經由一第三油管21P連結頂撐油壓缸14。因此，當第二浮筒220受到海水浮力往上移動，第二浮筒220也會同時帶動第二浮動桿221、第三連動桿222及一第三齒輪223進行轉動。之後，第三齒輪223會帶動第三活塞桿211，以使第三油壓缸21內的油經由第三油管21P輸送至每一個頂撐油壓缸14。

請再次參閱圖4C，當第三油壓缸21內的油輸送至頂撐油壓缸14時，頂撐油壓缸14的支撐活塞桿141同樣會向上推動壓重塊16。這樣一來，海水的浮力被間接轉化為壓重塊16的位能及頂撐油壓缸14的液壓能。

此外，液壓油箱17T同樣是經由回流油管173連結第三油壓缸21。其中，液壓發電機17G所接收到的油會經由內部油管172輸送至液壓油箱17T。之後，液壓油箱17T內的油同樣經由回流油管173輸送回第三油壓缸21內，以使本裝置的油管形成第三個循環迴路。

綜上所述，具有發電防波堤構造10的海浪發電裝置1能可靠、穩定的利用海浪源源不決的動能進行發電，且不畏懼強大波浪的侵襲。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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。