TWI724336B

TWI724336B - 浮力重力發電裝置

Info

Publication number: TWI724336B
Application number: TW107137095A
Authority: TW
Inventors: 黃仁清
Original assignee: 東南科技大學
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2021-04-11
Also published as: TW202018181A

Abstract

一種浮力重力發電裝置，其包含浮力發電模組、重力發電模組及轉換模組，浮力發電模組更包含複數傳動輪及傳送帶，重力發電模組更包含複數傳動輪及傳送帶，轉換模組更包含複數個閥門、感測器及控制器，一空心球由該轉換模組移動至含有流體的第一槽體並帶動浮力發電模組發電，當移動至第二槽體時，帶動該重力發電模組發電，上述結構不僅利用了空心球的浮力進行發電，更同時運用了空心球的重力進行發電，提高了發電效率。

Description

浮力重力發電裝置

本發明係有關一種浮力重力發電裝置，尤其是一種結合了浮力發電模組及重力發電模組，並且由轉換模組輸送空心球的發電裝置。

隨著社會的發展與進步，日常消耗的電能巨大，而地球的能源日益減少，如何找尋綠色能源以防止地球過度開採與消耗，發電裝置則成為我們生活中離不開的裝置之一。

目前最常見的發電型態有火力發電、水力發電、風力發電及核能發電等，火力發電係以燃燒物質的方式產生高熱能，並將熱能轉換成電能，但地球上可用的石油能源有限，故實違反節約能源的原則；水力發電雖可利用天然的水資源對發電機總成作功而開發電能，但必須於山川河谷中構築大型的蓄水庫；核能發電近年來雖取代水力及火力發電，然而，其輻射安全一直是大眾所嚴重疑慮的問題；風力發電所轉換的能源極為有限。因此由上述可知，水力發電、火力發電、風力發電或核能發電均有不盡理想之處，需進一步之改善。

而習知技術中的水力發電通常是利用水的高低位落差進行發電，或配合水輪轉動產生機械動能，再將該機械動能透過發電機轉換成電能的系統。水力發電系統的能量係來自於太陽，透過太陽能將地面上的水蒸發至大氣層中，再以降雨的形式將水送至高海拔地區形成河流，最後河流由上往下產生一勢能差進而帶動水輪，藉由該勢能差發電產生電力。前述的發電系統皆已見於發電廠及水壩等大型發電廠，然而建壩儲水的方式容易造成水壩下游的水流侵蝕加劇，或對生態造成破壞，且於降雨量變化大的地方，經常會有久旱不雨導致水量不足無法帶動發電機發電的情況。

事實上，水除了流動的動能之外，水中還存在浮力，其同樣是一種能量，浮力發電是一種綠色能源，無需消耗過多的能源即可將浮力轉換成電能，而習知技術中的浮力發電裝置中往往忽略了重力能的運用，因此，如何設計一種發電裝置即可滿足浮力發電的同時進行重力發電，即可提升發電效率。

本發明之主要目的，在於提供一種浮力重力發電裝置，其係通過浮力發電模組與重力發電模組的組合，以及空心球的配合，將浮力發電與重力發電有效的結合在一起。

為了達到上述之目的，本發明揭示了一種浮力重力發電裝置，其包含浮力發電模組，設置於第一槽體內，其包含設置於第一槽體內的流體，於第一槽體上下兩側分別設置第一傳動輪及第二傳動輪，於第一傳動輪及第二傳動輪上環設第一傳送帶，於第一傳送帶外側上設置複數個第一擋塊，第一傳動輪連動第一發電機；其包含重力發電模組，於第二槽體上下兩側分別設置第三傳動輪及第四傳動輪，於第三傳動輪及第四傳動輪上環設第二傳送帶，於第二傳送帶外側上設置複數個第二擋塊，第三傳動輪連動第二發電機；以及，更包含轉換模組，設置於重力發電模組下方，轉換模組包含連通第一槽體、第二槽體及管道的容置空間，容置空間傾斜一定角度α，於第一槽體及容置空間連通處設置第一閥門，於第二槽體及容置空間連通處設置第二閥門，於管道及容置空間連通處設置第三閥門，於第二閥門上方設置感測器，電性連接第一閥門、第二閥門、第三閥門及感測器的控制器；其中，有空心球於第一槽體內受流體浮力作用頂住其中一第一擋塊，並帶動第一傳送帶向上位移，空心球脫離第一擋塊後，進入第二槽體，空心球受重力向下壓住其中一第二擋塊，並帶動第二傳送帶向下位移，空心球脫離第二擋塊後觸發感測器，控制器控制第二閥門開啟，空心球落入容置空間後，控制器控制第二閥門關閉，控制器控制第一閥門開啟，該流體進入該容置空間，該空心球受浮力作用移動至該第一槽體後，該控制器控制該第一閥門關閉，該控制器控制該第三閥門開啟卸掉該流體，該控制器關閉該第三閥門關閉。

本發明之一實施例中，其亦揭露更包含一圓弧擋板，其設置於該第一槽體與該第二槽體上方，當該空心球脫離該第一擋塊時，該空心球沿該圓弧擋板導引至該第二槽體。

本發明之一實施例中，其亦揭露更包含一外部水源，其連通該第一槽體上方。

10:浮力發電模組

102:第一傳動輪

104:第二傳動輪

106:第一傳送帶

1062:第一擋塊

110:第一槽體

112:流體

120:第一發電機

20:重力發電模組

202:第三傳動輪

204:第四傳動輪

206:第二傳送帶

2062:第二擋塊

210:第二槽體

220:第二發電機

40:空心球

50:圓弧擋板

60:轉換模組

602:容置空間

603:管道

604:第一閥門

606:第二閥門

607:第三閥門

610:感測器

630:控制器

70:外部水源

第一圖：其係為本發明之第一實施例之示意圖；第二A圖：其係為本發明之第一實施例之第二閥門作動圖一；第二B圖：其係為本發明之第一實施例之第二閥門作動圖二；第二C圖：其係為本發明之第一實施例之第二閥門作動圖三；第三A圖：其係為本發明之第一實施例之第一閥門作動圖一；第三B圖：其係為本發明之第一實施例之第一閥門作動圖二；第三C圖：其係為本發明之第一實施例之第一閥門作動圖三；第四A圖：其係為本發明之第一實施例之浮力重力轉換示意圖一；第四B圖：其係為本發明之第一實施例之浮力重力轉換示意圖二；第五A圖：其係為本發明之第一實施例之重力發電模組作動圖一；第五B圖：其係為本發明之第一實施例之重力發電模組作動圖二；以及第六圖：其係為本發明之第二實施例之浮力重力轉換示意圖。

為使貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：本發明針對浮力重力發電裝置進行開發，巧妙地將浮力發電與重力發電互相結合，克服習知技術中空心球浮力發電所造成的重力能量損失，實現了能源的合理利用，增加了發電的效率。

本發明係一種浮力重力發電裝置，請參閱第一圖，其係為本發明之第一實施例之示意圖。如圖所示，其包含一浮力發電模組10、一重力發電模組20、一轉換模組60，該浮力發電模組10更包含一第一傳動輪102、一第二傳動輪104、一第一傳送帶106、一第一發電機120，該重力發電模組20更包含一第三傳動輪202、一第四傳動輪204、一第二傳送帶206、一第二發電機220，該轉換模組60更包含一容置空間602、一管道603、一第一閥門604、一第二閥門606、一第三閥門607、一感測器610、一控制器630，及一空心球40。

請繼續一併參閱第一圖，其中，該浮力發電模組10設置於一第一槽體110內，一流體112設置於該第一槽體110內，該第一傳動輪102及該第二傳動輪104分別設置於該第一槽體110上下兩側，該第一傳送帶106環設於該第一傳動輪102及該第二傳動輪104上，複數個第一擋塊1062設置於該第一傳送帶106外側上，該第一傳動輪102連動該第一發電機120。另外，該重力發電模組20設置於該浮力發電模組10一側之一第二槽體210內，該第三傳動輪202及該第四傳動輪204分別設置於該第二槽體210上下兩側，該第二傳送帶206環設於該第三傳動輪202及該第四傳動輪204上，複數個第二擋塊2062設置于該第二傳送帶206外側上，該第三傳動輪202連動該第二發電機220。該轉換模組60，其設置於該重力發電模組20下方，該轉換模組60更包含該容置空間602，其連通該第一槽體110、該第二槽體210及該管道603，該第一閥門604設置於該第一槽體110及該容置空間602連通處，該第二閥門606設置於該第二槽體210及該容置空間602連通處，該第三閥門607設置於該管道603及該容置空間602連通處，該感測器610設置於該第二閥門606上方，該感測器610更具備擋塊作用，該控制器630電性連接該第一閥門604、該第二閥門606、該第三閥門607、及該感測器610。其中，該容置空間602傾斜一角度α，一外部水源70向該第一槽體110內注入該流體112。

首先，通過具體實施例對本裝置進行說明，其中該空心球40之作動方式以及浮力重力發電過程。請繼續參閱第一圖及參閱第二A圖至第二C圖，其係為本發明之第一實施例之第二閥門作動圖一至第二閥門做動圖三。如圖所示，該實施例中包含該浮力發電模組10、該重力發電模組20，該浮力發電模組10更包含該第一傳動輪102、該第二傳動輪104、該第一傳送帶106、該第一發電機120，該重力發電模組20更包含該第三傳動輪202、該第四傳動輪204、該第二傳送帶206、該第二發電機220，該轉換模組60更包含該容置空間602、該管道603、該第一閥門604、該第二閥門606、該第三閥門607、該感測器610、該控制器630，及該空心球40。其中，該空心球40可選用空心金屬球，因為需要重力發電，所以要具備一定的質量，才能帶動該重力發電模組20，另外該空心球40做成空心結構可在該流體112中產生一定浮力，進而產生浮力發電。其中，該空心球40由該第二擋塊2062落下時，由於該容置空間602傾斜角度為α，因此，該空心球40能夠導引至右邊該感測器610處，當該空心球40移動至該感測器610處時，觸發該感測器610發送訊號至該控制器630，該控制器630則控制該第二閥門606開啟，該空心球40自由落體至該容置空間602內。經過一定時間後該控制器630控制該第二閥門606關閉，該時間可設定為數秒或是數十秒，可依實際情況進行設置。

其次，請繼續參閱第一圖及參閱第三A圖至第三C圖，其係為本發明之第一實施例之第一閥門作動圖一至第一閥門做動圖三。如圖所示，該控制器630控制該第一閥門604開啟，由於該第一閥門604連通該第一槽體110及該容置空間602，該第一槽體110內設置了該流體112，本實施例中該流體112為水，因此，當該第一閥門604開啟時，該流體112即充滿該容置空間602，該空心球40受該流體112浮力浮起並移動至該第一槽體110，該控制器630控制該第一閥門604關閉，隨即該控制器630控制該第三閥門607開啟，將該容置空間602內的該流體112排出至該管道603，隨即該控制器630關閉該第三閥門607，等待下一個該空心球40觸發該感測器610。該結構的優點為省去了頂推結構，在水壓較大的環境中也能順利的將該空心球40由該第二槽體輸210 送至該第一槽體110，提高了發電效率。

再次，請繼續參閱第三A圖。如圖所示，該空心球40受該流體112浮力作用上移動，由於該第一擋塊1062設置於該第一閥門604左側，因此該空心球40向上移動時將抵住該第一擋塊1062，並帶動該第一傳送帶106向上移動，進而帶動該第二傳動輪104旋轉。參閱第一圖可知，該第一傳動輪102也同時旋轉，由於該第一傳動輪102連動該第一發電機120，因此，可帶動該第一發電機120發電，其中，該空心球40之數量可依實際情況進行增減。具體發電過程為習知技術，在此不再贅述。

接著，請參閱第四A圖及第四B圖，其係為本發明之第一實施例之浮力重力轉換示意圖一及浮力重力轉換示意圖二。如圖所示，當該空心球40受該流體112浮力作用頂推該第一擋塊1062移動至該流體112表面時，由於其他該第一擋塊1062仍受另外之該空心球40頂推作用，該第一擋塊1062逐漸脫離該空心球40，該空心球40則受浮力作用停留在該流體112表面，當下方該第一擋塊1062位移至該空心球40位置時，由於該第一擋塊1062可設置為一傾斜角度，因此，該第一擋塊1062逐漸將該空心球40頂推向右上移動，該空心球40逐漸由該第一槽體110移動之該第二槽體210。

接著，請參閱第五A圖及第五B圖，其係為本發明之第一實施例之重力發電模組作動圖一及重力發電模組作動圖二。如圖所示，該空心球40由該第一槽體110移動至該第二槽體210後，該空心球40受重力作用向下抵壓該第二擋塊2062，並帶動該第二傳送帶206向下移動，其中，該第二擋塊2062同樣可設置為一傾斜角度，以便更好的穩定住該第二擋塊2062。請同時參閱第一圖可知，由於該第三傳動輪202連動該第二發電機220，因此，可帶動該第二發電機220發電，其中，該空心球40之數量可依實際情況進行增減。具體發電過程為習知技術，在此不再贅述。藉由上述之結構，複數個該空心球40於該浮力發電模組10不斷地上升並移動至該重力發電模組20，該裝置有效的將該空心球40於該流體112中的浮力以及於該第二槽體210中的重力能量有效的結合，提高了發電效率，減少了資源的浪費。

接著，請參閱第六圖，其係為本發明之第二實施例之浮力重力轉換示意圖。如圖所示，本實施例之基礎結構與第一實施例近似，本實施例相對於第一實施例更包含一圓弧擋板50，其設置於該第一槽體110與該第二槽體210正上方，當該空心球40脫離該第一擋塊1062時，該空心球40沿該圓弧擋板50導引至該第二槽體210，該圓弧擋板50可以更好的控制該空心球40的方向，由該第一槽體110移動至該第二槽體210而不至於掉落他處。

綜上所述，本發明之該浮力重力發電裝置，其包含浮力發電模組，與重力發電模組，並在浮力發電模組的第一槽體內設置流體，利用空心球在流體中的浮力進行發電，以及空心球的重力進行發電，當中連接處設置了轉換模組。該裝置不僅利用了空心球的浮力發電，也同時利用了空心球的重力進行發電，使發電效率增加。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。