波浪發(fā)電系統(tǒng)及其液壓構件的制作方法
【專利摘要】一種波浪發(fā)電系統(tǒng)及其液壓構件，波浪發(fā)電系統(tǒng)包含一發(fā)電構件及一液壓構件。液壓構件包含一缸體及一活塞。缸體與發(fā)電構件相連通。缸體具有一容置室及一排氣孔。排氣孔位于容置室的中段并貫穿缸體而與容置室連通?；钊O置于容置室，用以驅動發(fā)電構件將機械能轉換成電能。
【專利說明】波浪發(fā)電系統(tǒng)及其液壓構件
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及一種液壓式波浪發(fā)電系統(tǒng)及其液壓構件。
【背景技術】
[0002]近年隨著環(huán)保意識的抬頭，綠能發(fā)電是人類未來的趨勢，因此各種綠能發(fā)電紛紛受到重視。例如太陽能發(fā)電、水力發(fā)電以及風力發(fā)電，已成為各方研究與發(fā)展的重要方向。然而，不管綠能發(fā)電效率的多少，太陽能與風力這兩種發(fā)電方式卻易受環(huán)境及天氣的限制而影響本身的發(fā)電效率。舉例來說，在無日光照射量或低日光照射量時，太陽能發(fā)電則無法有效將太陽能轉換成電能。此外，無風的時候，風力發(fā)電即無法運行。于是，亟需一種能夠二十四小時穩(wěn)定的自然能源發(fā)電方式，來滿足各種環(huán)境及天氣的限制。
[0003]因為臺灣四處環(huán)海，且海岸隨時都有波浪存在，因此，利用浩瀚的海洋波浪能源，且在不造成對任何環(huán)境沖擊的條件下，波浪發(fā)電的研究與發(fā)展便開始受到重視。
[0004]波浪發(fā)電裝置通常包含一浮體、一油壓組件及一發(fā)電組件。浮體設置于油壓組件上，且油壓組件連通發(fā)電組件。浮體隨著海浪波動而上下位移，進而帶動油壓組件運作來驅使發(fā)電組件發(fā)電。詳細來說，油壓組件包含一油壓缸及一活塞。浮體上下位移時，帶動油壓缸與活塞相對位移，進而將油壓缸內的油液推至發(fā)電組件，以令發(fā)電組件將機械能轉換成電能。
[0005]然而，若油壓缸內殘留非預期的空氣，因為空氣具有可壓縮性，故在油壓組件的壓縮過程中，殘留于油壓缸內的空氣會反復的被壓縮，使得油液無法有效被活塞推擠到發(fā)電組件而降低發(fā)電效率。因此，如何解決油壓缸的空氣殘留的問題以提升波浪發(fā)電裝置的發(fā)電效率將成為業(yè)界的重要議題。

【發(fā)明內容】

[0006]鑒于以上的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種波浪發(fā)電系統(tǒng)及其液壓構件，藉以提升波浪發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。
[0007]根據(jù)本發(fā)明所揭露的波浪發(fā)電系統(tǒng)，其包含有一發(fā)電構件及一液壓構件。液壓構件，包含一缸體及一活塞。缸體與發(fā)電構件相連通。缸體具有一容置室及一排氣孔。排氣孔位于容置室的中段并貫穿缸體而與容置室連通。活塞設置于容置室，用以驅動發(fā)電構件將機械能轉換成電能。
[0008]根據(jù)本發(fā)明所揭露的液壓構件，其包含有一缸體及一活塞。缸體具有一容置室及一排氣孔。排氣孔位于容置室的中段且與容置室連通。容置室與一發(fā)電構件相連通?；钊O置于容置室，用以驅動發(fā)電構件將機械能轉換成電能。
[0009]根據(jù)上述本發(fā)明所揭露的波浪發(fā)電系統(tǒng)及其液壓構件，缸體具有一排氣孔，且排氣孔位于容置室的中段，使得第二油腔內累積的氣體量影響到液壓構件的壓縮效率時，第二油腔內的氣體則可自排氣孔排出，以提升液壓構件的壓縮效率，進而提升波浪發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。[0010]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0011]圖1為一實施例所揭露的波浪發(fā)電系統(tǒng)的立體示意圖；
[0012]圖2A為圖1的液壓構件的剖視示意圖；
[0013]圖2B為圖2A的局部剖視示意圖；
[0014]圖3為圖1的波浪發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)回路示意圖；
[0015]圖4A與圖4B為液壓構件內的流體于排氣前的示意圖；
[0016]圖4C與圖4D為液壓構件內的流體于排氣后的示意圖；
[0017]圖5A與圖5B為圖3的第一壓力計與第二壓力計的壓力變化曲線圖；
[0018]圖6A與圖6B為圖3的波浪發(fā)電系統(tǒng)的運作示意圖。
[0019]其中，附圖標記
[0020]10 波浪發(fā)電系統(tǒng)
[0021]100發(fā)電構件
[0022]110液壓馬達
[0023]120發(fā)電機
[0024]200液壓構件
[0025]210 缸體
[0026]211容置室
[0027]212 第一油腔
[0028]213 第二油腔
[0029]214環(huán)形側壁
[0030]215 第一開口
[0031]216 第二開口
[0032]217排氣孔
[0033]220 活塞
[0034]221 本體
[0035]222 桿體
[0036]223 固定部
[0037]300儲油槽
[0038]400排氣閥組件
[0039]410止逆閥
[0040]420 開關閥
[0041]500控制閥組件
[0042]510第一止逆閥組
[0043]520第二止逆閥組
[0044]530蓄壓器
[0045]610第一壓力計
[0046]620第二壓力計[0047]710上浮體
[0048]720下浮體
[0049]800 海床
【具體實施方式】
[0050]下面結合附圖對本發(fā)明的結構原理和工作原理作具體的描述:
[0051]請參閱圖1至圖3，圖1為一實施例所揭露的波浪發(fā)電系統(tǒng)的立體示意圖，圖2A為圖1的液壓構件的剖視示意圖，圖2B為圖2A的局部剖視示意圖，圖3為圖1的波浪發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)回路不意圖。
[0052]本實施例的波浪發(fā)電系統(tǒng)10設置于海面上，并利用海浪上下起伏的動能來帶動波浪發(fā)電系統(tǒng)10產(chǎn)生電能。其中，波浪發(fā)電系統(tǒng)10包含一發(fā)電構件100及一液壓構件200。發(fā)電構件100與液壓構件200相連通。此外，波浪發(fā)電系統(tǒng)10還包含一上浮體710及一下浮體720。上浮體710與下浮體720設置于發(fā)電構件100。上浮體700隨波浪上下起伏而帶動液壓構件200將波浪的動能轉換成液壓能，并通過發(fā)電構件100將液壓能轉換成電能。
[0053]詳細來說,發(fā)電構件100包含一液壓馬達110及一發(fā)電機120。發(fā)電機120與液壓馬達110連接。液壓馬達110用以將液壓能轉換成機械能。發(fā)電機120用以將機械能轉換成電能。
[0054]液壓構件200包含一缸體210及一活塞220。缸體210與液壓馬達110相連通。缸體210具有一容置室211及形成容置室211的一環(huán)形側壁214。容置室211內儲存有一流體。本實施例的流體例如為油液。此外，缸體210具有一第一開口 215、一第二開口 216及一排氣孔217。第一開口 215及第二開口 216均分別與容置室211以及液壓馬達110相通，且分別位于環(huán)形側壁214的相對兩端。容置室211內的流體分別可自第一開口 215與第二開口 216流至液壓馬達110。排氣孔217貫穿環(huán)形側壁214，使排氣孔217與容置室211相連通，且位于第一開口 215與第二開口 216之間。更進一步來說，排氣孔217約位于容置室211的中段，用以將容置室211內的殘留空氣或流體內的殘留空氣排出容置室211。此外，缸體210豎立于上浮體710。因此缸體210隨著上浮體710上下起伏而上下位移。此夕卜，在本實施例中排氣孔217的數(shù)量為一個，但不以此為限，在其他實施例中，排氣孔217的數(shù)量也可以是兩個以上。
[0055]活塞220包含一本體221及一桿體222。本體221位于容置室211內，且本體221的周緣均與環(huán)形側壁214接觸，令本體221將容置室211分成一第一油腔212及一第二油腔213。由于缸體210豎立于浮體700,故第一油腔212位于第二油腔213上方。并且,第一油腔212與第一開口 215相連通以及第二油腔213與第二開口 216相連通。桿體222貫穿缸體210，且一端連接于本體221，另一端包含連接于下浮體720的一固定部223，而下浮體720再連接于海床800以固定活塞220的相對位置。
[0056]在本實施例中，由于缸體210豎立于浮體700，且桿體222連接于海床800，故當浮體700受一外力(如波浪上下起伏的作用力)推動而相對海床800上下位移時，會帶動缸體210相對活塞220移動。詳細來說，活塞220受到容置室211的導引而相對于缸體210移動，以將容置室211內的流體推至液壓馬達110，進而驅動液壓馬達110來啟動發(fā)電機120進行發(fā)電。[0057]請參閱圖4A至圖4D，圖4A與圖4B為液壓構件內的流體于排氣前的示意圖。圖4C與圖4D為液壓構件內的流體于排氣后的示意圖。由于液壓構件200無法做到百分的百的液密及氣密效果，故液壓構件200在作動時，會有非預期的氣體進入容置室211，而氣體因具有可壓縮性，所以會導致液壓構件200的作功效率降低。本實施例正是為了解決氣體存在于液壓構件200內時會降低液壓構件200壓縮效率的問題而在缸體210的環(huán)形側壁214之中間位置處設置排氣孔217，使得容置室211內的氣體可從排氣孔217排出。詳細來說，由于第一開口 215位于第一油腔212的上方，故在液壓構件200的壓縮過程中，位于第一油腔212內的氣體仍可自然的利用第一開口 215排出而不至于影響活塞220推動流體的效率。但由于第二開口 216位于第二油腔213的下方，故第二油腔213內的氣體無法排出而降低了液壓構件200的壓縮效率。因此，本實施例是利用排氣孔217設置于容置室211的中段，使得液壓構件200的壓縮過程中會自然地將第二油腔213內的氣體從排氣孔217排出。也就是說，當活塞220將流體與氣體推至排氣孔217時，則可讓氣體與部分流體一同排出容置室211外。
[0058]以下將更進一步針對液壓構件200于排氣前與排氣后兩種運作狀況作為解說。首先，描述液壓構件200于排氣前的運作狀況。如圖4A與圖4B所示，舉例來說，活塞220向下位移以將第二油腔213內的流體從第二開口 216推到液壓馬達110 (從圖4A的位置位移至圖4B的位置)。由于第二油腔213內存在氣體，故流體被排出的量將比實際少。詳細來說，原本第二油腔213內的流體高度為D2。當活塞220向下位移一距離Dl時，部分流體被排出第二油腔213，使得第二油腔213內的流體高度降為D3。但因為氣體被壓縮的關系，使得流體實際下降的高度(D2減D3)是小于活塞220向下位移的距離而降低了活塞220推動流體的效率。
[0059]接著，描述液壓構件200于排氣后的運作狀況。如圖4C與圖4D所示，第二油腔內活塞220向下位移以將第二油腔213內的流體從第二開口 216推到液壓馬達110 (從圖4C的位置位移至圖4D的位置)。由于第二油腔213內無存在氣體，故并不會影響活塞220傳遞流體的效率。詳細來說，原本第二油腔213內的流體高度為D5。當活塞220向下位移一距離D4時，部分流體被排出第二油腔213，使得第二油腔213內的流體高度降為D6。因為活塞220壓縮的過程不受氣體的影響，使得流體實際下降的高度(D5減D6)約等于活塞220向下位移的距離D4而提升了活塞220推動流體的效率。
[0060]請繼續(xù)參閱圖3，由于在液壓構件200的壓縮過程中，除了氣體會從排氣孔217排出外，容置室211內的流體也會順勢泄漏而降低了液壓構件200的壓縮效率。因此，在本實施例及其他實施例中，波浪發(fā)電系統(tǒng)10還包含一排氣閥組件400及一儲油槽300，排氣閥組件400包含一止逆閥410及一開關閥420。止逆閥410與開關閥420相互串接，且止逆閥410與排氣孔217相連接以及開關閥420與儲油槽300相連接。然上述止逆閥410與開關閥420的串接順序并非用以限制本發(fā)明，在其他實施例中，也可以是止逆閥410連接儲油槽300，開關閥420連接排氣孔217。止逆閥410用以限制流體及氣體自排氣孔217朝儲油槽300的方向流動。開關閥420用以接通或阻斷排氣孔217與儲油槽300。也就是說，當容置室211內累積有一定容量的氣體而影體到液壓構件200的壓縮效率時，則可將開關閥420打開，以將第二油腔213內的氣體排出。當容置室211內無氣體或氣體的量不足以影響液壓構件200的壓縮效率時，則可將開關閥420關閉，以防止容置室211內的流體泄漏而影響液壓構件200的壓縮效率。
[0061]在本實施例及其他實施例中，波浪發(fā)電系統(tǒng)10還包含一控制閥組件500?？刂崎y組件500包含一第一止逆閥組510、一第二止逆閥組520及一蓄壓器530。第一止逆閥組510連通第一開口 215、液壓馬達110與儲油槽300以及第二止逆閥組520連通第二開口 216、液壓馬達110與儲油槽300。第一止逆閥組510與第二止逆閥組520均用以限制流體自第一開口 215或第二開口 216朝儲油槽300的方向流動，使液壓馬達110通過流體的推動而產(chǎn)生旋轉運動。蓄壓器530用以維持第一開口 215及第二開口 216流出的流體處于相對高壓的狀態(tài)。
[0062]請參閱圖3、圖5A與圖5B，圖5A與圖5B為圖3的第一壓力計與第二壓力計的壓力變化曲線圖。在本實施例及其他實施例中，波浪發(fā)電系統(tǒng)10還包含一第一壓力計610及一第二壓力計620。第一壓力計610連接于與第一開口 215連接的管路，并用以檢測與第一開口 215連接管路的壓力值。第二壓力計620連接于與第二開口 216連接的管路，并用以檢測與第二開口 216連接管路的壓力值。依據(jù)第一壓力計610與第二壓力計620所顯示的壓力值可知道容置室211內的氣體是否開始影響液壓構件200的壓縮效率。
[0063]當?shù)谝粔毫τ?10與第二壓力計620的壓力值顯示如圖5A時，圖5A中顯示第一壓力計610的最大壓力值(如圖5A的虛線部分)約等于第二壓力計620的最大壓力值(如圖5A的實線部分)，故代表第二油腔213內無存在氣體或氣體的量不足以影響液壓構件200的壓縮效率。
[0064]當?shù)谝粔毫τ?10與第二壓力計620的壓力值顯示如圖5B時，圖5B中顯示第一壓力計610的最大壓力值(如圖5B的虛線部分)遠小于第二壓力計620的最大壓力值(如圖5B的實線部分)，故代表第二油腔213內有存在氣體，且氣體已影響液壓構件200的壓縮效率。因此，當使用者看到第一壓力計610與第二壓力計620所顯示的最大壓力值不相等時，則可打開排氣閥組件400的開關閥420，讓第二油腔213內的氣體可以自排氣孔217排至儲油槽300。
[0065]請參閱圖6A與圖6B，圖6A與圖6B為圖3的波浪發(fā)電系統(tǒng)的運作示意圖。如圖6A所示，當缸體210受到浮體700推動而向下移動時(沿箭頭a所指示的方向)，活塞220將第二油腔213內的流體依序從第二開口 216、控制閥組件500的第二止逆閥組520推向液壓馬達110 (如箭頭所指的順序)。經(jīng)由液壓馬達110驅動發(fā)電機120將機械能轉換成電能。之后再從儲油槽300以及第一止逆閥組510回流至第一油腔212以構成一循環(huán)(如箭頭所指的順序)。如圖6B所示，當缸體210受到浮體700推動而向上移動時(沿箭頭b所指示的方向)，活塞220將第一油腔212內的流體依序從第一開口 215、控制閥組件500的第一止逆閥組510推向液壓馬達110 (如箭頭所指的順序)。經(jīng)由液壓馬達110驅動發(fā)電機120將機械能轉換成電能。之后再從儲油槽300以及第二止逆閥組520回流至第二油腔213以構成一循環(huán)(如箭頭所指的順序)。
[0066]根據(jù)上述本發(fā)明所揭露的波浪發(fā)電系統(tǒng)及其液壓構件，缸體的環(huán)形側壁具有一排氣孔，且排氣孔位于環(huán)形側壁的中段以及連通排氣閥組件，使得第二油腔內累積的氣體量影響到液壓構件的壓縮效率時，則可將排氣閥組件的開關閥打開，讓第二油腔內的氣體排出，以提升液壓構件的壓縮效率，進而提升波浪發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。
[0067]此外，在排氣閥組件中設置一止逆閥可防止自排氣孔排出的氣體回流，進而提升排氣效率。
[0068]當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種波浪發(fā)電系統(tǒng),其特征在于,包含有: 一發(fā)電構件；以及 一液壓構件，包含: 一缸體，與該發(fā)電構件相連通，該缸體具有一容置室及一排氣孔，該排氣孔位于該容置室的中段并貫穿該缸體而與該容置室連通；以及 一活塞，設置于該容置室，用以驅動該發(fā)電構件將機械能轉換成電能。
2.根據(jù)權利要求1所述的波浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該缸體包含形成該容置室的一環(huán)形側壁，該缸體具有一第一開口及一第二開口，該第一開口及該第二開口均分別與該容置室以及該發(fā)電構件相通，且分別位于該環(huán)形側壁的相對兩端，該排氣孔位于該環(huán)形側壁，且位于該第一開口與該第二開口之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的波浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該發(fā)電構件包含一液壓馬達及一發(fā)電機，該液壓馬達與該第一開口及該第二開口相連通，該發(fā)電機與該液壓馬達連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的波浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包含一排氣閥組件及一儲油槽，該排氣閥組件包含一止逆閥及一開關閥，該止逆閥及該開關閥分別與該排氣孔及該儲油槽相連通。
5.根據(jù)權利要求4所述的波浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包含一控制閥組件，該控制閥組件包含一第一止逆閥組及一第二止逆閥組，該第一止逆閥組連通該第一開口、該液壓馬達與該儲油槽以及該第二止逆閥組連通該第二開口、該液壓馬達與該儲油槽。
6.根據(jù)權利要求2所述的波浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包含一上浮體及一下浮體，該活塞包含連接于該下浮體的一固定部，該缸體豎立于該上浮體，該上浮體受一外力推動而用以相對該下浮體上下位移，以帶動該缸體相對該活塞移動。
7.根據(jù)權利要求2所述的波浪發(fā)電系統(tǒng),其特征在于,該活塞包含一本體及一桿體,該本體位于該容置室，而該本體將該容置室分成一第一油腔及一第二油腔，該第一油腔與該第一開口連通，以及該第二油腔與該第二開口連通，該桿體連接該本體，且貫穿該缸體。
8.根據(jù)權利要求2所述的波浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包含一第一壓力計及一第二壓力計，該第一壓力計連接于與該第一開口連接的管路，該第二壓力計連接于與該第二開口連接的管路。
9.一種液壓構件，其特征在于，包含有: 一缸體，該缸體具有一容置室及一排氣孔，該排氣孔位于該容置室的中段且與該容置室連通，該容置室與一發(fā)電構件相連通；以及 一活塞，設置于該容置室，用以驅動該發(fā)電構件將機械能轉換成電能。
10.根據(jù)權利要求9所述的液壓構件，其特征在于，該缸體包含形成該容置室的一環(huán)形側壁，該缸體具有一第一開口及一第二開口，該第一開口及該第二開口均分別與該容置室以及該發(fā)電構件相通，且分別位于該環(huán)形側壁的相對兩端，該排氣孔位于該環(huán)形側壁，且位于該第一開口與該第二開口之間。
11.根據(jù)權利要求10所述的液壓構件，其特征在于，還包含一上浮體及一下浮體，該缸體豎立于該上浮體，該活塞包含連接于該下浮體的一固定部，該上浮體受一外力推動而相對該下浮體上下位移，以帶動該缸體相對該活塞滑動。
12.根據(jù)權利要求10所述的液壓構件，其特征在于，該活塞包含一本體及一桿體，該本體位于該容置室，且該本體將該容置室分成一第一油腔及一第二油腔，該第一油腔與該第一開口連通，以及該第二 油腔與該第二開口連通，該桿體連接該本體，且貫穿該缸體。
【文檔編號】F03B13/18GK103790762SQ201210520869
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權日:2012年10月31日
【發(fā)明者】羅圣宗, 藍振洋, 陳韋銘, 黃子鴻 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院