TW201219645A - characterized by the pressure of the water weight in the storage tank and the potential of the water depth in the pipeline along with the water storage height can jointly drive the power generator outside the pipeline to generate electricity - Google Patents

Description

201219645 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明為提供一種水力發電系統，尤指一種利用水 液重量壓力貯槽的多層次水平壓力管道内，複數氣液壓 力平衡艙，與艙内设複數水輪機，得以讓水液的流動充 份發揮其水力發電功能。 [0002] 〇 [先前技術】 雖然近年來水力發電技術已經有相當的進步，對於 傳統大型水力發電’利用水液的高度^差形成自然位能 ，由水液位能壓力與水液重量垂直壓力，共同施壓管道 末端水液排放’用以轉動管道外的永輪_換為機械能 ，再由水輪機帶動發電機轉換為電能；此種單次的能量 轉換，最終失去水液的自然位能，與水液重量壓力能而 產生電能，失去能量的水液則流入河川下游。 - [0003] ❹ 傳統水力發電過程，為防止水液在壓力管中引發水 錘現象’都設有平壓塔或調壓井’其目的在減免壓力管 道因振動遭受破損，同時消除因氣阻存在的水液流動延 滞。但平壓井的缺點是，會降低原始水液高度位能壓力 ，對管道末端水液排放的作功率。 [0004] 當不計算平壓井的因素存在，也不計算水液黏滯系 數與表面張力，全管路沒有管阻損的損失問題。 [0005] 由於傳統水力發電忽視了下列要素，因而喪失對長 度頗長的高位能壓力管道，或高流量率而低位能高度的 壓力管道，進行善加利用的技術研發，如下所述： 099138072 表單編號A0101 第3頁/共32頁 ‘ 0992066361-0 201219645 [0006] 1.直立管道内任一位置，進行管道水平曲撓的可行性 ，且曲撓的水平壓力管道，其内任一水平液位的任一點 ，具有相等的位能壓力。 [0007] 2.在水平壓力管道内，建立氣液分離壓力平衡艙，用 以固置水輪機並分隔軸心上下葉片，承受不同推動力的 可行性。 [0008] 3.低位能高度但高流量率的水平壓力管道的延長，可 進行單層次多氣液壓力平衡搶，且多發性水輪機固置的 可行性。 [0009] 4.密閉壓力管道内任一高度，水液疊積的重量壓力， 與水液在管道内所在深度，所具有位能施加壓力的可被 充分利用度。 [0010] 又，再研論其一般微型水力發電係分為密閉管道與 開放性管道二種方式： [0011] 所述利用密閉管道之微型水力發電1，請參閱第1圖 之證書號第M364094號，將數量不定的水輪機11置於壓 力管道10内，使水液（如第1圖之箭頭所示）由上而下的 流動來推動水輪機11，帶動延伸管外的軸心來轉動發電 機進行發電。 [0012] 上述發電方式，將水輪機11置於水流管道12間，造 成水輪機11的一側葉片111承受水流推動，另一側葉片 112則對抗水流推動，此種兩侧葉片反向受力的消抵行為 ，大大降低了水輪機11的旋轉速度，也就造成發電量小 的後果。 099138072 表單編號A0101 第4頁/共32頁 0992066361-0 201219645 [0013] 再者，利用開放性管道之微型水力發電2，請參閱第 2圖之證書號第M34241 7號，將數量不定的水輪機21架設 於渠道20上方，水輪機21下部葉片211承受水液的流動推 移，上部葉片212則騰空於空氣中。 [0014] 觀其上述發電方式，因開放性管路的水液流動，未 能如密閉管道，可承受來自高處水槽的連續性位能壓力 ，與連續性的水液重量壓力，故第一台水輪機21c可被轉 動，但其後的水輪機21d，甚可能都無法轉動，而失去發 〇 電功能。 【發明内容】 [0015] ❹ 上述之水力發電，仍然存在著發電量不穩定及功率 較低等實用上之問題，因此有必要研發出一種適用於全 國性，大區域性、大都會區.......等進行大型水力發電 ，工業區、社區.......等進行中型水力發電、鄉村聚落 、離島.......等進行小型水力發電系統，本發明根據水 液由上往下流動的自然物理，應用水液所在高度的位能 壓力，結合管道内水液重量垂直壓力，共同施壓管道末 端小於管道口徑的水液排放，形成水液穩定流動連續性 之水力發電系統，讓水液的流動充份發揮其水力發電功 能。 [0016] 本發明水力發電系統之主要功能在於，本發明利用 水液重量垂直壓力與水液位能壓力在第一、第二水平壓 力管道内，推移第一、第二氣液壓力平衡艙下部水液， 與艙内至少一水輪機，其目的在於讓水液的流動充份發 揮其水力功能，使水輪機連結帶動發電機發電的電量， 099138072 表單編號A0101 第5頁/共32頁 0992066361-0 201219645 更優於傳統水力發電量的數倍、數十倍，甚至數百倍。 [0017] [0018] [0019] 緣此，水力發電廠的設立，本發明的第一、第二氣 液壓力平衡艙，水庫與該水液重量壓力貯槽為其必要設 備，而水液位能施加壓力（深度）與水液重量垂直壓力 (管徑），為其必要能量源。而所需發電量大小，將決 定第一、第二氣液壓力平衡艙，與該水液重量壓力貯槽 的設備規模，也才能確定水輪機的數量與機型大小。 為了達成上述目的，本發明水力發電系統，包含： 一水庫、一設於該水庫下方的直立壓力管道、一與該直 立壓力管道連接並具有入、出口端的第一水平壓力管道 、一配置於該第一水平壓力管道的第一氣液壓力平衡艙 、一與該出口端相連的水液重量壓力貯槽、一與水液重 量壓力貯槽相連接的第二水平壓力管道與第二氣液壓力 平衡艙，以及一固置於該第一與第二氣液壓力平衡艙的 水輪機組。 本發明在曲折且密閉的第一、第二水平壓力管道内 ，注滿具有高度位能壓力的水液（含任何可流動液體） ，管道内設立有第一、第二氣液壓力平衡艙，艙内固置 有至少一水輪機，利用壓力管道末端水液的排放，使 第一、第二水平壓力管道内水液形成穩定流動連續性 ，因而推動第一、第二氣液壓力平衡艙内至少一水輪機 葉片組，使水輪機產生扭轉力的水力發電設計。 為產生上述水輪機巨大扭轉力，利用密閉壓力管道 截面積的增大設計，製造具有水液儲存功能的水液重量 099138072 表單編號A0101 第6頁/共32頁 0992066361-0 [0020] 201219645 [0021] ❹ [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] 加上水液所在深度 的位能施加壓力，共同推移水 咕 &_# 竪力吕道内水液流動並

連動第一、第一氣液壓力平衡脸W ^ 缝Μ輪機葉卩，使水輪 機產生巨大扭轉力的水力發電設計。 料明亦剌於近水平壓力管道，所謂近水平壓力 管道’即包括水平壓力料触4_近乎水平壓力管 道，此近水傾力管道可加速料水液的流動 ，但其進 與出異構造·壓力平衡搶時，必f設計結構連接，才 能降低兩不同結構體的管阻阻力。 由上述之削，本發明，下狀_及功效： 道的增大，與氣液壓力平衡搶的再次高度增高，或管徑 再次增大於水平壓力管道，都在於使水輪«片取得最 大迴旋空間，並獲取最大管阻，而產生最大扭轉力。 2.本發明氣液壓力平衡餘頂端面設有氣壓自動控制闊 門使其内。p上方為一氣壓室，而讓水輪機組的上方葉 轉動上未又到水的阻力，以提升水輪機組的旋轉速 度，相對更増加發電量。 旦本發月第―、第二氣液麼力平衡搶該有的規模與數 量，水輪機㈣置數量，《規格，都在於使能獲取全 管路最大扭轉力總和。 本發明尋求最高高度的位能磨力，與最大水液重量 垂直爆六 ，兩種壓力的結合，在於創造管道最大壓力總 和。 099138072 表單鳊號A0101 第7頁/共32頁 0992066361-0 201219645 [0027] 5.本發明縮短水平壓力管道長度，以降低第一、第二 水平壓力管道内水液重量的管阻於最小。 [0028] 6.本發明水液重量壓力貯槽所在高度的規模，其必需 取決於：整個壓力管道的密閉性；水庫的高度；壓力管 道内水液量，也即管道截面積；壓力管道末端水液排放 流量率；地形地物的設備可設置點，與設備的耐壓性。 [0029] 7.本發明產生水液穩定流動連續性，於管道末端採行 傳統水力沖擊發電模式，而管道内轉動複數水輪機，進 行另類的水力扭轉發電模式，而其發電量總量遠大於傳 統水力發電電量數倍，數十倍甚或數百倍。 【實施方式】 [0030] 為了使貴審查委員能更進一步瞭解本發明之特徵 及技術内容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖 ，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發 明加以限制者。 請先參閱第3、4圖，以下將說明本發明水力發電系 統3，包含一水庫4，底端設一出口 41 ; 一直立壓力管道5，設於該水庫4下方，其一端入口 51與 水庫4之出口 41相連接，並於入口 51處設一水液引進閘門 52，以輸送來自水庫4的水液； 一第一水平壓力管道6，應用流體力學水液穩定流動 連續性方程式：(Q:體積流量率，A:管道 截面積，V :水液流速），將第一水平壓力管道6設立其管 道口徑大於直立壓力管道5口徑，該第一水平壓力管道6 099138072 表單編號A0101 第8頁/共32頁 0992066361-0 201219645 設置有兩端，分別為入口端61與出口端62，該入口端61 與該直立壓力管道5之連接端相連，可將該直立壓力管道 5之水力傳輸’而出口端6 2則將經過水力動能作功後之水 液排出；此時第一水平壓力管道6的水流速度，將小於直 立壓力管道5水流速度，但此兩不相同口徑的水平與垂直 管道，其體積流量率相等，此第一水平壓力管道6管徑增 大目的，在於便利大型水輪機的固置，但其效應將使水 輪機產生轉速降低結果，卻可讓水輪機葉片取得更大受 力面積，而獲得更大扭力；

一氣液壓力平衡艙，該氣液壓力平衡艙本案以六個 為實施例，設有第一至第六氣液暴力乎衡艙71〜76，每 一氣液壓力平衡艙的頂端面各設一氣壓自動控制閥門7 i 〇 ，每-氣壓自動控·miG外連接有缩機（圖 未示），使其内部上方為-氣壓室m，下方為水流道 Ο 7111，並在該氣液壓力平衡艙内部依位能壓力不同而增 設水輪機組，本案實施例中係以第一氣液壓力平衡艙Η 為說明，係配置於該第一水平壓力管道6的入出口端Η 、62並相連’該第-氣液壓力平衡艙71頂端面設—氣壓 自動控制閥門710，其内部上方設一氣壓室？^， ' # 一與第一水平壓力管道6相貫通的水流道以丨丨，咳第 液壓力平衡艙71内部設有相樞接的水輪機組，▲ ^ 組依其位能壓力的不同而樞設一個武石| 飞至少-個以上，並 在中央設一位於預設水液液面715上方的轴桿，袖才曰 712中央柩接一設有複數葉片771的水輪機口，、 — ’以及在轴 弟一、第二耐高壓密封性轴承713、 桿712兩端各設有 099138072 m，以支撑水輪機77固設於第_氣液壓力平衡射i 表單編號A0101 第9頁/共32頁 的搶 0992066361-0 201219645 體，而軸桿712管外與發電機連、结，此為一般結構在此不 加以贅述，而水輪機77軸桿71 2下部葉片處於第—水平壓 力管道6水流道Π11水液内，承受流動水液的推移此種 推移產生的扭力，異於管道末端水液排放’對水輪機（ 圖未示）沖擊產生的旋轉力，另上部葉片處於氣壓室7ιι 内，上部葉片在轉動上未受到水的阻力，以提升其旋轉 速度，更不被第一水平壓力管道6流動水液推移，此種水 輪機77固置於封閉管道，使能獲取最大扭力，並於管道 末端設水液排放閘門63，將排放水沖擊水輪機（圖未示 )τ動發電機發電後，餘水流入河川； 一水液重量壓力貯槽，該水液重量壓力貯槽本案以 五個為實施例並設有第一至第五水液重量壓力貯槽8 i〜 85,第一至第五水液重量壓力貯槽81〜85各設有一入口 81〇' 820、830、840、850與一出〇815、825、835、 845、855，本案實施例中係以第一水液重量壓力貯槽81 為說明，該設於斜面最上方的入口 81〇與該第一水平壓力 官道6之出口端62相連，該水液重量壓力貯槽設為箱體 811(如第6圖），或筒體812(如第7圖），並於密閉壓 力管道中，其頂部設為傾斜狀813、814 ’而傾斜設計在 於防止管道中氣體滯留於此貯槽頂部； —第二水平壓力管道64，該第二水平壓力管道64設 置有兩端，一端為一與第一水液重量壓力貯槽81下方出 815相連接的入口端“I，俾使第一水液重量壓力貯槽 81。又置在第一水平壓力管道6與第二水平壓力管道之間 而相對另端為一出口端642 ,用以銜接另一水液重量壓 099138072 力貯槽，而出口端642若不銜接另一水液重量壓力貯槽， 表單蝙號A0101 第10頁/共32頁 0992066361-0 201219645 則在出口端642設一水液排故閘門63 ;以及 第-氣液壓力平衡艙72，該第二氣液壓力平衡搶72配 置於4第一水平壓力官道64之入口端641與出口端間 並相連，其内固置有水輪機組。

由上述兀件說明，本發明之系統區分出其與習知技 藝不同之處及其所利用之技術原理，本發明之原理為在 於利用氣液分離特性，製造第〆、第二氣液壓力平衡艙 71、72，利用水液由上而下自然流動物理，製造水液重 里壓力貯槽，再應用水液在管道内所在位置的深度，具 有的位忐施加壓力，與壓力管遂内水液重量垂直壓力， 、同推移第、第一水平壓力管道6、6 4的重量水液，並 扭轉水輪機帶動發電機進行發電> :

099138072 本發明實施時，利用氣體與叙體自然分離特性，及 避免水輪機77軸桿712上、下葉片，於第一水平壓力管道 6内承欠水流推力時’產生反向受力的扭力抵消損失，本 發明再次利用已將管徑增大的第一水平壓力管道6，將其 部份長度或全長度，又一次增高其高度（如第4圖）或擴大 其管徑（如第5圖）之氣液壓力平衡擒7A，建立氣液分離艙 ，並佐以壓力自動調控系統調控水液液面715，保持氣液 壓力平衡，上述第一氣液壓力平衡艙71具有容許水輪機 77葉片在氣體與液體間，足夠的交替迴旋空間，並可吸 納壓力管道水液流動的氣阻空氣，防止水錘現象，同時 消除傳統水力發電平壓塔，會改變水液位能壓力對水輪 機作功的減壓缺陷，因此該第一氣液壓力平衡艙71内水 液液面71 5高度的持恆，將藉由空氣壓縮機（圖未示）對 艙内氣體壓力的自動控制系統所運作，讓艙内水輪機組 0992066361-0 表單編號A0101 第11頁/共32頁 201219645 的上方葉片在轉動上未受到水的阻力，可提升水輪機組 的旋轉速度，以確保流經第一氣液壓力平衡艙71内水液 液面71 5的穩定；上述高度增高或管徑增大的氣液壓力平 衡艙7A，與第一水平壓力管道6結構的不同，因水平與直 立壓力管道5為水液滿管流動，進入氣液壓力平衡搶卻水 液液位只有艙體高度的一半，其進與出兩不同管徑的管 道間，勢必產生水液流動管阻阻力，如何降低兩不同管 道結構彼此間的水液流動管阻，將依氣液壓力平衡艙的 設計模式而定，以能夠降低水流管阻於最大。 本發明水力發電系統3係由上而下依位能壓力的不同 ，再增設另一層的水液重量壓力貯槽與其連接的水平壓 力管道及氣液壓力平衡艙，如第3圖所示，其中該第一至 第六氣液壓力平衡艙71〜76各艙體内，由上而下依位能 壓力的不同而樞設一個或至少一個以上水輪機77，而為 多層次水平壓力管道發電，本案以六個之第一至第六水 平壓力管道6、64、65、66、67、68,該等壓力管道均 設有入口端 61、641、651、661、671、681 與出口端 62 、642、652、662、672、682，並於最末端第六水平壓 力管道68的出口端682處設一水液排放閘門63 ;本發明操 作時，請再參閱第3、8圖所示，首先開啟壓力管道末端 水液排放閘門63，因水庫4的水液位能壓力，與水液由上 而下自然流動的水液重量垂直壓力，共同推擠第一水平 壓力管道6内水液由排放***出，而第一水平壓力管道6 内第一至第六氣液壓力平衡艙71〜76内的水輪機77，隨 著水液的流動而扭轉，並帶動管外發電機進行發電，最 後水液流入河川下游。 099138072 表單編號A0101 第12頁/共32頁 0992066361-0 201219645 所述設立大於多層次水平壓力管道容積的水液重量 壓力貯槽，係依據相同形狀、相同深度、相同出水口大 小，而不同容積的兩個水桶，開啟出水口，測得大容積 水桶喷水著地距離，遠大於小容積水桶喷水著地距離的 實驗結果而建立。 又，所述水輪機77的扭轉速度將取決於： 1. 管道末端水液排放口的排放流量。 2. 第一水平壓力管道6的體積流量率。 再請參閱第9圖所示，本發明水力發電系統之能量分 析如下： 該第一至第五水平壓力管道6、64、65、66、67内 的水液重量，加上水輪機77葉片，其共同管阻阻力都相 等。 在直立管道管徑夠大的狀況下，設定水庫4至第一水 平壓力管道6前的水液重量垂直壓力，與第一至第四水液 重量壓力貯槽81〜84内的水液重量垂直壓力都相等。 再設定水庫至第四水液重量壓力貯槽4、81、82、83 、84的間隔高度皆為10. 33公尺，也即位能壓力差都是 latm (大氣壓力）。 估且不計算第一水平壓力管道6，與第一至第五氣液 壓力平衡艙71〜75之間，不同結構引發的管道管阻阻力 ，也不計算水液黏滯係數與表面張力。 當水庫4與直立壓力管道5的聯合水液重量垂直壓力 ，加上10. 33公尺深度取得的latm位能壓力，正足以推 動第一個水平壓力管道6内，水液重量與水輪機77葉片共 同管阻阻力。 099138072 表單編號A0101 第13頁/共32頁 0992066361-0 201219645 上述第一至第四水液重量壓力貯槽81〜84的水液重 莖垂直壓力，加上所處管道深度具有的大氣壓力，分別 為2atm、3atm、4atm、5atm的位能施加壓力，而推動 相同條件的第一至第五水平壓力管道6、64、65、66、 67内的水液重量與水輪機77葉片共同管阻阻力時，都只 需latm的大氣壓力，與等量的水貯槽内水液重量垂直壓 力’因而全壓力管道將有 latm + 2atm + 3atm + 4atm = l〇atm 多餘的大氣壓力。 又，此lOatm多餘的大氣壓力可用來再推動，具有等 里水液重ϊ壓力儲槽的水平壓力管道内，丨〇倍的水液重 1與10台水輪機77葉片組，也自然可分別施壓於不同層 次水平壓力管道6、64，來推動該多層次内水液重量，與 水輪機77葉片組，並帶動發電機發電，並於管道末端利 用水液排放沖擊水輪機（圖未示），帶動發電機發電後 ，最後水液流入河川下游。 本發明另一實施例，請參閱第u圖所示，係將以前 由鬲山上之水源提供並注入水庫4，該水庫*可為一上水 槽4c，更包括一下水槽9，該上水槽4(：侧邊上方設一輸送 管91與下水槽9連接，下水槽9一側下方設一抽水馬達们 ，一側上方設一供地平面的河水或海水進入的入水口 9 3 ’該下水槽9相對另側上方設一管路94，與最末端第六水 平壓力管道68出口端682之水液排放閘門63連接，欲實施 時，先備壓與備液步驟： 1. 注滿下水槽9水液； 2. 關閉第六水平壓力管道68最末端的水液排放閘門63 ; 3. 啟動下水槽9抽水馬達9 2，將水液藉一輸送管91抽升至 0992066361-0 099138072 表單編號A0101 第Η頁/共32頁 201219645 上水槽，並開啟水液引進_52，注滿整個壓力管道 ’並同時保持下水槽9與上水如水液注滿溢；此時整個 壓力管道，包括卜至第五錢重量壓力貯〜85都 充滿水，而與第-至第六水平壓力管道6、64、65 66、 W、68連接的第—至第六氣液壓力平衡艙Yu，上部 充滿因水液注入管道而被擠壓的空氣； 4·利用空氣I缩機氣壓自動控制閥門71()，加壓第—至第 六氣液壓力平衡搶7卜76的氣壓室711，讓舱内水液的水

平線處於預度高度’且力求水輪機77轴桿712位於水液液 面Π5上方（同時參閱第4圖）。 ^货免珊弗域圖所示，首先開 =力管道末端水液排放閑__通水槽㈣水液位 能壓力，與水液由上而下自然流動的水液重量垂直廢力 ’共同推擠第-水平壓力管道6内部的水液由排放***出 ’而第—水平壓力管道6内[至第域液壓力平衡搶Η 〜76内的水輪機77，隨著水液的流動而扭轉，並帶動管

2電機進行發電，而當最後排放水液流人下水槽9時， 水馬達92繼_水，將下永槽9水液藉由輸送州 與玄發:水？。，補充上水槽4。水液’除了滲漏、溢流 务外，水液將不斷被循環利用。 需克=:=:Trr揚升一，必 償氣液壓力平衡艙内以^道内水液重$ ’以及補 人的經驗法則，湘電力損耗，依本發明 ，帶動發«發電_發電模式，水液推動水輪機 099138072 ，絕對是绰蜂有餘，亦重，來執行此3項必須克服的損耗 表單編號々_ '、可利用本發明之發電規模越大時

15貢/共32 W ' ^ 0992066361Η 201219645 ，其產生的電量將越多，來補實經驗法則。 另，本發明水力發電系統3所需壓力之另一實施例， 係在每一氣液壓力平衡艙頂端面各設一氣壓自動控制閥 門710，每一氣壓自動控制閥門71〇係外接至空氣受壓艙 6b，並對各艙體内氣體壓力的自動控制系統之操作步驟 ，請參閱第10圖及配合第3圖所示，如下所述： a. 關閉氣體輸送管開關5b ; b. 打開水液排放防擠壓之進氣閥門lb ,關閉排放水閘 門2b ; c. 打開水液重量壓力加壓空氣受壓艙6b之進水閥門扑 ，再打開管路進水閥門4b，讓水流充滿全管道，與空氣 丈壓艙6b並讓水液由水液排放防播壓之進氣閥門lb喷出 ， d. 關閉水液重量壓力加壓空氣艙之進水閥門3b，打開 排放水閘門2b，進行空氣受壓艙6b排水，此時水液排放 防擠壓之進氣閥門lb必須保持開啟，否則虹吸效應會發 生將空氣受壓艙6b壓扁危機； e. 當空氣受壓艙6b水液排空後，關閉水液排放防擠壓 之進氣閥門1 b與排放水閘門2b ; f. 必需先打開水庫4下方的管路進水閥門4b，再打開水 液重量壓力加壓空氣受壓艙6b之進水閥門3b，否則虹吸 效益’會發生管道崩陷危機，利用水液重量壓力，與位 能壓力共同施麼空氣受壓艙6b，即可於搶内獲得全管道 最大氣體壓力’此壓力可供應本發明水力發電系統3第一 至第六氣液壓力平衡艙71〜76的氣壓室壓力； g. 當開啟氣體輸送管開關5b，將空氣受壓艙6b空氣壓 099138072 表單編號A0101 第16頁/共32頁 0992066361-0 201219645 力釋出，供給第一至第六氣液壓力平衡艙71〜76的氣壓 室壓力時，水液將漸漸充滿空氣受壓艙6b，也即空氣受 壓艙6b内空氣壓力已漸漸消失； h. 再次關閉水液重量壓力加壓空氣受壓艙6 b之進水閥 門3b ; i. 再次打開水液排放防擠壓之進氣閥門lb後，再開啟 排放水閘門2b，將空氣受壓艙6b内水液排放完。 j. 之後重複e〜h的步驟，即可利用水液的損失，取得 本發明水力發電系統3的所需壓力。

Ο [0031] 由上述說明，本發明遵循能量守恆定律，自行創造 並儲存水力能量源，此一重大發明勢必活化整個全球水 資源（含海水或任何可流動液體）的能量大應用，此一 沒有污染、沒有抗爭，不慮缺乏的純淨水力能源開發， 必將引起全世界的震憾，故祈盼各位審查委員能盡快核 准專利權，讓此一即將造福人類用電需求的天大好消息 ，得以早日公諸於世。 惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此 即拘限本發明之專利範圍，故舉凡應用本發明說明書及 圖式内容所為之等效結構變化，均同理皆包含於本發明 之範圍内，以保障發明者之權益，於此陳明。 【圖式簡單說明】 第1圖：為傳統微型水力發電之證書號第M364094號水輪 機發電之示意圖。 第2圖：為傳統微型水力發電之證書號第M34241 7號水輪 機發電之示意圖。 099138072 表單編號A0101 第17頁/共32頁 0992066361-0 [0032] 201219645 [0033] 第3圖：為本發明水力發電系統多層次配置前視圖。 [0034] 第4圖：為第3圖氣液壓力平衡艙與水平壓力管道配置示 意圖。 [0035] 第5圖：為第3圖氣液壓力平衡艙另一實施例與水平壓力 管道配置示意圖。 [0036] 第6圖：為第3圖水液重量壓力貯槽與水平壓力管道配置 示意圖。 [0037] 第7圖：為第3圖水液重量壓力貯槽另一實施例與水平壓 力管道配置示意圖。 [0038] 第8圖：為本發明水力發電系統多層次水液扭轉水輪機之 示意圖。 [0039] 第9圖：為本發明水力發電系統多層次之能量分析示意圖 [0040] 第10圖：為本發明水力發電系統所需氣體壓力之另一實 施例示意圖。 [0041] 第11圖：為本發明水力發電系統配置下水槽之前視圖。 【主要元件符號說明】 [0042] (習用） [0043] 密閉管道之微型水力發電.1 [0044] 壓力管道.10 [0045] 一 侧葉片· 1 1 1 [0046] 水流管道· 1 2 099138072 表單編號A0101 第18頁/共32頁 水輪機.11 另一側葉片· 11 2 0992066361-0 201219645 [0047] 開放性管道之微型水力發電.2 水輪機.21 上部葉片.212 水輪機.21d 水庫.4 直立壓力管道.5 水液引進閘門.52 [0048] 渠道.20 [0049] 下部葉片.211 [0050] 第一台水輪機.21c [0051] (本發明） [0052] 水力發電系統.3 [0053] 出口 . 4 1

D

[0054] 入口 . 5 1 [0055] 第一水平壓力管道.6 [0056] 入口端.61、641、651、661、671 ' 681 [0057] 出口端.62、642、652、662、672、 682 [0058] 水液排放閘門.63 [0059] 第二至第六水平壓力管道.64、65、66、67、68 [0060] 氣液壓力平衡搶.7A [0061] 第一至第六氣液壓力平衡艙.71〜76 [0062] 氣壓自動控制閥門.710氣壓室.711 [0063] 水流道.7111 軸桿.712 [0064] 第一、第二耐高壓密封性軸承.713、 714 [0065] 水液液面.715水輪機.77 099138072 表單編號A0101 第19頁/共32頁 0992066361-0 201219645 [0066] 葉片.771 [0067] 第一至第五水液重量壓力貯槽.81〜85 [0068] 入口 · 810、820、830 [0069] 出口 .815、825、835 [0070] 箱體· 811 [0071] 傾斜狀.813、814 [0072] 下水槽.9 [0073] 抽水馬達.9 2 [0074] 管路.9 4 [0075] 排放水閘門.2 b [0076] 管路進水閥門.4b [0077] 空氣受壓艙.6b 840 ' 850 845 、 855 筒體.812 上水槽.4 c 輸送管.91 入水口 . 93 進氣閥門.1 b 進水閥門.3b 氣體輸送管開關.5b 099138072 表單編號A0101 第20頁/共32頁 0992066361-0

Claims (1)

1. 201219645 七、申請專利範圍： 1 . 一種水力發電系統’可將水力動能轉化為電能，其包含： 一水庫，底端設一出口；一直立壓力管道，設於該水庫下 方，其一端入口與水庫之出口相連接，並於入口處設一水 液引進閘門；一第一水平壓力管道，該第一水平壓力管道 設置有兩端，分別為入口端與出口端，該入口端與直立壓 力管道相連’可由直立壓力管道水力傳輸，而出口端則將 經過水力動能作功後之水液排出；一第一氣液壓力平衡艙 ，配置於該第一水平壓力管道的入口端與出口端之間並相 〇 連’設有可將該第一水平壓力管道的入口端之水力動能收 納，而出口端則將經過水力動能作功後之水液排出，該第 . ... , 一氣液壓力平衡艙包含一艙體，該鉍體中央备一預設水液 液面，下方設一與該水平壓力管道入、出口端相貫通的水 流道’ 一氣壓自動控制閥門，設於艙體頂端面並外連接一 - 空氣壓縮機’使艙體内部上方為氣壓室，一水輪機組，該 水輪機組與艙體相樞接，並依位能壓力的不同而樞設一個 Q 或至少一個以上；一水液重量壓力貯槽，該水液重量壓力 貯槽上方設一入口、下方設一出口，其上方入口與該第一 水平壓力管道之出口端相連，並且將該第一水平壓力管道 出口端傳入之水液傳送到該貯槽的出口排放；一第二水平 壓力官道，該第二夯平壓力管道設置有兩端，一端為一與 水液重量壓力貯槽下方出口相連接的入口端，則第一與第 二水平壓力管道之間連接有水液重量壓力貯槽，而相對另 端設一出口端’以銜接另一水液重量壓力貯槽，而出口端 不銜接另一水液重量壓力貯槽時，則在出口端設一水液排 099138072 表單編號A0101 第21頁/共32頁 0992066361-0 201219645 放閘門；以及一第二氣液壓力平衡艙，該第二氣液壓力平 衡艙配置於該第二水平壓力管道之入口端與出口端間並相 連，其内設有水輪機組，使該第一與第二氣液壓力平衡艙 内，水流動能扭轉水輪機轉換為機械能，再轉換為電能。 2 .如申請專利範圍第1項所述之一種水力發電系統，其中該 水輪機設有複數葉片，其中央設一位於預設水液液面上方 的軸桿，以及在軸桿兩端各設有第一、第二耐高壓密封性 軸承，以支撐水輪機組固設於第一、第二氣液壓力平衡艙 的艙體。 3 .如申請專利範圍第1項所述之一種水力發電系統，其中每 一氣壓自動控制閥門，可外接一空氣受壓艙，該空氣受壓 艙的上方分別設一進氣閥門與一氣體輸送管開關，其下方 連接一管路，管路上設一排放水閘門及一與排放水閘門相 近的進水閥門，而該空氣受壓艙的下方管路相連通至水庫 ，並於水庫出口端處設一管路進水閥門，藉由水液重量壓 力與位能壓力，共同施壓空氣受壓艙，即可於艙内獲得全 管路最大氣體壓力。 4 .如申請專利範圍第1項所述之一種水力發電系統，其中該 水液重量壓力貯槽設為箱體或筒體，其頂部設為傾斜狀， 用以防止管道中氣體滯留於此貯槽頂部。 5 .如申請專利範圍第1項所述之一種水力發電系統，其中該 水力發電系統更包含一組以上之水液重量壓力貯槽，藉該 水液重量壓力貯槽再連接一水平壓力管道與一氣液壓力平 衡艙，並藉貯槽疊積的水液重量垂直壓力，與貯槽所在高 度的管道内水液深度，具有的位能施加壓力，共同施壓多 層次水平壓力管道内，氣液壓力平衡艙的水輪機而產生扭 099138072 表單編號A0101 第22頁/共32頁 0992066361-0 201219645 轉力，並帶動發電機發電。 6 .如申請專利範圍第1項所述之一種水力發電系統，其中該 水庫可為一上水槽，更包括一下水槽，該上水槽側邊上方 設一輸送管與下水槽連接，該下水槽一侧下方設一抽水馬 達，一侧上方設一供地平面的河水或海水進入的入水口， 該下水槽相對另側上方設一管路，與最末端水平壓力管道 出口端之水液排放閘門連接。 Ο 0992066361-0 099138072 表單編號A0101 第23頁/共32頁