本發(fā)明是有關于一種發(fā)電裝置，特別是指一種可擷取水流能量的人造水流發(fā)電裝置。

背景技術：

水力發(fā)電是各種綠色能源當中的一種，歷史相當古老，發(fā)電中不會造成污染是最大特色之一，于是許多的發(fā)電設計都是利用水流的特性，發(fā)展出堤壩式、引水式、混合式、潮汐、抽水蓄能等等的多種發(fā)電技術。

參閱圖1，為中國臺灣新型M429769號專利“水流發(fā)電裝置”提供一種水力發(fā)電裝置，其包含有：一動能供應單元10、一與該動能供應單元10動力連接的汲水單元20、一與汲水單元20連接的儲水單元30以及一連接于儲水單元30的發(fā)電單元40。

其中，該動能供應單元10可被一水流50帶動，將水流的動能轉化為一驅動動力，并帶動汲水單元20將一水源的水汲吸至該儲水單元30儲存。再者，該儲水單元30設置的垂直高度高于發(fā)電單元40，使得儲水單元30可將儲水引流至發(fā)電單元40，以供發(fā)電單元40發(fā)電之用。

公知的水流發(fā)電裝置雖然可以利用水流產生電力，但實際使用時仍然有以下的缺點產生：

一、 無法大量發(fā)電

傳統(tǒng)的水流發(fā)電通常為擷取自然河流的水流動的能量，通常受限場地的大小及水流的速度影響，而無法設置大量發(fā)電機組而無法大量發(fā)電。

二、 無法使用于其他綠能

水力發(fā)電通常為擷取水流的能量，轉動發(fā)電機而發(fā)電，而其它發(fā)電方式也是如此，彼此之間并無相互結合，目前水力發(fā)電并無結合其它綠能輔助，驅動發(fā)電機發(fā)電。

三、 缺水問題

以往水力發(fā)電都必須依靠水的位能差異，產生水流來作為發(fā)電的能量，雖然中國臺灣有抽蓄水力發(fā)電廠，但是都必需消耗電力將水由低水位處抽往高水位處，雖然可提供電能滿載的供需，但是抽水的耗能是大于發(fā)電量的。

由于傳統(tǒng)的水力發(fā)電必須依靠水的位能的能量差異來產生電力，并受限于河川溝的環(huán)境限制，導置發(fā)電量有所限置，并且如何有效利用所產生的能量來發(fā)電，是許多以水力發(fā)電的研究機構及廠商所探索的方向。

技術實現要素：

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的，是提供一種人造水流發(fā)電裝置，適用于取水自然條件的水流推力及離心力，以推動至少一發(fā)電機發(fā)電。

為達到上述目的，本發(fā)明提供一種人造水流發(fā)電裝置，適用于取水自然條件的水流推力及離心力，以推動至少一發(fā)電機發(fā)電，該人造水流發(fā)電裝置包含一水槽單元、一動力單元，及一受力單元。該水槽單元包括一圍繞界定出一容置空間的圓形水槽，該容置空間中容裝有一流體。

該動力單元包括一設置于該圓形水槽中并具有至少一轉輪葉片的轉輪組，該轉輪組轉動可使該轉輪葉片旋轉并帶動該容置空間的流體以漩渦方式旋動。該受力單元包括至少一設置于該容置空間中的水車輪葉，及至少一連接該水車輪葉及該發(fā)電機的傳動軸，該水車輪葉接受該流體旋動的能量而轉動該傳動軸，進而帶動該發(fā)電機轉動發(fā)電。

本發(fā)明的又一技術手段，是在于本發(fā)明的人造水流發(fā)電裝置更包含一支撐單元，其包括一設置于該圓形水槽上方的固定架，及至少一支撐桿，該支撐桿具有一第一端及一相反的第二端，該第一端與該固定架連接，該第二端與該傳動軸連接，用以支撐該水車輪葉。

本發(fā)明的再一技術手段，是在于該支撐桿更具有一設置于該第一端頂部上的第一勾具，用以配合一外部起重設備將該水車輪葉及該傳動軸吊離該容置空間。

本發(fā)明的另一技術手段，是在于該支撐桿更具有一設置于該第一端頂緣側邊上的第二勾具，用以勾住該固定架，以提供該傳動軸支撐。

本發(fā)明的又一技術手段，是在于該固定架上具有復數限位擋片，用以固定該固定架上的第二勾具的勾掛位置。

本發(fā)明的再一技術手段，是在于該動力單元更包括一固設于該圓形水槽上方的轉輪固定桿，該轉輪組的一端樞設于該圓形水槽底端，相反的另一端連接該轉輪固定桿，該轉輪固定桿是用以固定該轉輪組于該容置空間中的位置。

本發(fā)明的另一技術手段，是在于該水車輪葉具有復數水車葉片，每一水車葉片與該圓形水槽靠近的一側形成有一弧度，用以配合該圓形水槽的形狀以獲取最大受力面積，增進該流體的漩渦推動能量。

本發(fā)明的又一目的，是在于提供一種人造水流發(fā)電裝置，適用于推動至少一發(fā)電機發(fā)電，并包含一水槽單元、一動力單元，及一受力單元。該水槽單元，包括一圍繞界定出一容置空間的環(huán)形水槽，及一設置于該環(huán)形水槽中間的分水嶺，該容置空間中容裝有一流體，借由該分水嶺使該容置空間形成一封閉循環(huán)水道。

該動力單元，包括至少一設置于該環(huán)形水槽中并具有復數轉輪葉片的轉輪組，該轉輪組的轉輪葉片旋轉可帶動該容置空間的流體呈單方向循環(huán)流動。該受力單元，包括至少一設置于該容置空間中的水車輪葉，及至少一連接該水車輪葉及該發(fā)電機的傳動軸，該水車輪葉接受該流體單方向循環(huán)流動的能量而轉動該傳動軸，進而帶動該發(fā)電機轉動發(fā)電。

本發(fā)明的再一技術手段，是在于該封閉循環(huán)水道由至少一長直線水道所構成，且該轉輪組設置于該長直線水道的一端，并朝該長直線水道的另一端推動該流體，以于該封閉循環(huán)水道中獲取該流體的最大流速。

本發(fā)明的另一技術手段，是在于該動力單元更包括一設置于該封閉循環(huán)水道上的動力輸出件，及一連接該動力輸出件與該轉輪組的動力轉向件，借由該動力轉向件將位于該封閉循環(huán)水道上動力輸出件的動力轉向并傳導至位于該容置空間中的轉輪組驅動該轉輪葉片旋轉，以帶動該流體循環(huán)流動。

本發(fā)明的有益功效在于使用定量的流體存放于該圓形水槽中，以避免該流體向外流出而造成資源的浪費，接著，再利用可擷取外界其它能源的轉輪組推動該容置空間中的流體旋轉流動，當該圓形水槽中的流體順利轉動而產生快速、強而有力的離心力及水流推力，進而帶動該受力單元的水車輪葉轉動，用以帶動該發(fā)電機轉動發(fā)電。

附圖說明

圖1是一側視示意圖，說明中國臺灣新型M429769號專利“水流發(fā)電裝置”；

圖2是一裝置側視圖，說明本發(fā)明人造水流發(fā)電裝置的一第一較佳實施例；

圖3是一裝置上視圖，輔助說明該第一較佳實施例；

圖4是一裝置側視圖，說明該第一較佳實施例的一支撐單元；

圖5是一裝置上視圖，輔助說明該支撐單元；

圖6是一裝置側視圖，說明本發(fā)明人造水流發(fā)電裝置的一第二較佳實施例；

圖7是一裝置上視圖，輔助說明該第二較佳實施例；

圖8是一裝置側視圖，說明本發(fā)明人造水流發(fā)電裝置的一第三較佳實施例；及

圖9是一裝置上視圖，輔助說明該第三較佳實施例。

附圖標記說明

10 動能供應單元

20 汲水單元

30 儲水單元

40 發(fā)電單元

50 水流

2 發(fā)電機

21 接頭

22 變速齒輪箱

23 軸承

3 水槽單元

31 容置空間

32 圓形水槽

33 流體

34 環(huán)形水槽

35 分水嶺

36 封閉循環(huán)水道

4 動力單元

41 轉輪組

411 轉輪葉片

42 轉輪固定桿

43 動力輸出件

44 動力轉向件

5 受力單元

51 水車輪葉

511 水車葉片

512 弧度

513 導水孔

52 傳動軸

6 支撐單元

61 固定架

611 限位擋片

62 支撐桿

621 第一端

622 第二端

623 第一勾具

624 第二勾具。

具體實施方式

有關于本發(fā)明的相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考附圖的三個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在進行詳細說明前應注意的是，類似的元件是以相同的編號來作表示。

參閱圖2、3，為本發(fā)明人造水流發(fā)電裝置的第一較佳實施例，適用于取水自然條件的流水推力及離心力，以推動至少一使用復數接頭21樞接一變速齒輪箱22的發(fā)電機2發(fā)電，且使用復數軸承23固定，該人造水流發(fā)電裝置包含一水槽單元3、一動力單元4、一受力單元5，及一支撐單元6。

該水槽單元3包括一圍繞界定出一容置空間31的圓形水槽32，該容置空間31中容裝有一流體33。較佳地，該流體33可使用清水注入該圓形水槽32圈圍的容置空間31內，并維持固定水量高度。

該動力單元4包括一設置于該圓形水槽32中并具有至少一轉輪葉片411的轉輪組41，及一固設于該圓形水槽32上方的轉輪固定桿42。較佳地，該轉輪葉片411的數量為3～6片，實際實施時，該轉輪葉片411的大小數量與水深、水寬、轉速，及水池的大小配合，不應以此為限。且該轉輪組41可擷取能量來源轉動，其能量來源可以是驅動馬達、風力葉片、或蒸汽渦輪等等多種來源之一。

該轉輪組41的一端樞設于該圓形水槽32底端，相反的另一端連接該轉輪固定桿42，該轉輪固定桿42是用以固定該轉輪組41于該容置空間31中間的位置。該轉輪組41轉動可使該轉輪葉片411旋轉并帶動該容置空間31的流體33以漩渦方式旋動。

該上述的轉輪組41可擷取外界的能量(例如：電力馬達、風力能、蒸汽能等)而快速轉動，且該轉輪組41設置于該圓形水槽31的中央處，其下方固定于該圓形水槽31底端中心點，上方固定于該轉輪固定桿42上，其位置也位于該圓形水槽31的中心點。

當該轉輪組41的復數轉輪葉片411快速旋轉時，會推動該容置空間31的流體33流動，再受到該圓形水槽32的形狀影響，該流體33會隨著該圓形水槽32而旋轉，且旋轉中的流體33會產生離心力及水流推力，導致該圓形水槽32內的流體33快速旋轉流動。

該受力單元5包括至少一設置于該容置空間31中的水車輪葉51，及至少一連接該水車輪葉51及該發(fā)電機2的傳動軸52，該水車輪葉51接受該流體33旋動的推動能量而轉動該傳動軸52，進而帶動該發(fā)電機2轉動發(fā)電。

該第一較佳實施例于該圓形水槽32上設置了四臺發(fā)電機組，每一發(fā)電機組都經由該傳動軸52連接該水車輪葉51，該水車輪葉51約一半設置于該流體33中，該水車輪葉51被以離心力旋轉的流體33推動旋轉，以帶動該傳動軸52及發(fā)電機2轉動，該發(fā)電機2進而旋轉發(fā)電。

由上述說明可知該轉輪組41推動該流體33產生離心力旋轉，該圓形水槽32的流體33產生快速旋轉流動。而每一水車輪葉51具有復數水車葉片511，每一水車葉片與該圓形水槽靠近的一側形成有一弧度，該弧度配合該圓形水槽的形狀以獲取最大受力面積，增進該流體離心漩渦式推動的能量。

較佳地，設置于該圓形水槽32中央的轉輪組41的轉輪葉片411長度大約為該圓形水槽32半徑的1/4～1/5以于該圓形水槽32中產生旋動力。實際實施時，還需配合該圓形水槽32大小及流體33流速進行調整，不應以此為限。

此外，在該第一較佳實施例中，每一轉輪葉片411為連續(xù)彎曲形狀設計，有利于該轉輪組41轉動時，令該流體33產生多層形式的水流，有助于該轉輪組41推動該流體33旋轉以產生強勁地離心力漩渦水流。

該支撐單元6包括一設置于該圓形水槽32上方的固定架61，及至少一支撐桿62，該支撐桿62具有一第一端621及一相反的第二端622，該第一端621與該固定架61連接，該第二端622與該傳動軸52連接，用以支撐該水車輪葉51。

配合參閱圖4、5，在該第一較佳實施例中，該支撐桿62更具有一設置于該第一端621頂部上的第一勾具623，及一設置于該第一端621頂緣側邊上的第二勾具624，該第一勾具623可配合一外部起重設備(圖中未示出)將該水車輪葉51及該傳動軸52吊離該容置空間31，以方便該水車輪葉51的安裝及保養(yǎng)維修。該第二勾具624是用以勾住該固定架61，借由該支撐桿62提供該傳動軸52支撐。每一傳動軸52是以軸承23連接一支撐桿62的第二端622，用以支撐該水車輪葉51的重量。

此外，該固定架61上具有復數限位擋片611，用以固定吊掛在該固定架61上的第二勾具611的勾掛位置。當該圓形水槽32中的流體33以快速離心力旋轉時，推動該受力單元5的水車輪葉51轉動，轉動時的力量會造成該水車輪葉51及該傳動軸52震動，甚至產生滑動。上述的震動或滑動會導致該支撐桿62的勾掛位置偏移，使的能量傳導不順暢或是無法正常傳導，為了避免該發(fā)電機2及該傳動軸52損壞，該復數限位擋片611可固定該支撐桿62的勾掛位置，進而固定該傳動軸52位置，避免因震動或滑動所造成的損壞。

在此應注意的是，該第一較佳實施例中，該容置空間31中所設置的水車輪葉51有四個，借由該四個水車輪葉51轉動所生的電力，也可以直接供應給該轉輪組41轉動所需的電力，剩余電力還可儲存或是供其它電器用品消耗，進而達到創(chuàng)造電力能源的功效。

參閱圖6、7，為本發(fā)明人造水流發(fā)電裝置的第二較佳實施例，其適用取水自然條件的流水推力及離心力，以于推動至少一使用復數接頭21樞接一變速齒輪箱22的發(fā)電機2發(fā)電，且使用復數軸承23固定于地面上，并包含一水槽單元3、一動力單元4，及一受力單元5。

該水槽單元3包括一圍繞界定出一容置空間31的環(huán)形水槽34，及一設置于該環(huán)形水槽34中間的分水嶺35，該容置空間31中容裝有一流體33，借由該分水嶺35使該容置空間31形成一封閉循環(huán)水道36。

該動力單元4包括至少一設置于該環(huán)形水槽34中并具有復數轉輪葉片411的轉輪組41、一設置于該封閉循環(huán)水道36上的動力輸出件43，及一連接該動力輸出件43與該轉輪組41的動力轉向件44，該動力轉向件44為變速變向齒輪箱，并使用接頭21與該動力輸出件43及該轉輪組41連接。

該轉輪組41的轉輪葉片411旋轉可帶動該容置空間31中的流體33呈單方向循環(huán)流動。該動力輸出件43的初始所需電力可擷取其他來源的能量，其能量來源可以是外來電力，以啟動該轉輪組41轉動，當該轉輪組41順利轉動后即可使用本裝置所產生的電力，來轉動發(fā)電。

接著，借由該動力轉向件44將位于該封閉循環(huán)水道36上動力輸出件43的動力轉向并傳導至位于該容置空間31中的轉輪組41以驅動該轉輪葉片411旋轉，進而帶動該流體33循環(huán)流動。在該第二較佳實施例中，該轉輪組41使用推動船的推進器(如：船舶用水車葉)，實際實施時，可根據現場狀況來選擇該轉輪組41的樣式、大小，及旋轉的速度，以調整水流的速度，不應以此為限。

該受力單元5包括至少一設置于該容置空間31中的水車輪葉51，及至少一連接該水車輪葉51及該發(fā)電機2的傳動軸52，該水車輪葉51接受該流體33單方向循環(huán)流動的能量而轉動該傳動軸52，進而帶動該發(fā)電機2轉動發(fā)電，該水車輪葉51使用復數軸承23固定于該環(huán)型水槽34上方。

該第二較佳實施例的環(huán)形水槽34使用圓形鋼筋水泥槽，該容置空間31中的流體33為清水，該受力單元5的水車輪葉51與該第一較佳實施例相同，也具有配合圓形的環(huán)形水槽34的弧度512，以擷取該流體33強勁的推動能量。

在此應注意的是，該第二較佳實施例中，該容置空間31中所設置的水車輪葉51有四個，其大小配合該環(huán)型水槽34所形成的封閉循環(huán)水道36所設置，藉由該四個水車輪葉51轉動所生的電力，可直接供應給該二轉輪組41轉動，除了供應所需的電力外，剩余電力還可用以儲存或是供其它電器用品消耗，同樣可以達到創(chuàng)造能源及電力的功效。

此外，該水車輪葉51更具有一位于每一水車葉片511及該傳動軸52中間的導水孔513，當該流體33推動該水車輪葉51旋轉時，該水車葉片511會將清水帶出水面，其清水的重量會抵制該水車輪葉51旋轉的能量，所以，該導水孔513可將被該水車葉片511帶出水面的清水順利排入該容置空間41中，以獲取該流體33的最大推動能量。

參閱圖8、9，為本發(fā)明人造水流發(fā)電裝置的第三較佳實施例，該第三較佳實施例與該第二較佳實施例大致相同，相同之處于此不再贅述，不同之處在于，該環(huán)形水槽34不限定由圓形所構成，且由該環(huán)形水槽34與該分水嶺35所構成的封閉循環(huán)水道36是概由至少一長直線水道所構成，且該動力單元4的轉輪組41設置于該長直線水道的一端，并朝該長直線水道的另一端加以推動該流體33，并于該封閉循環(huán)水道36中獲取該流體33的最大流速以推動該受力單元5的水車輪葉51轉動。

該封閉循環(huán)水道36可配合現場地形面積設置多個長直線水道，并依據該長直線水道的數量設置該動力單元4，讓該封閉循環(huán)水道36中的流體33可快速流動，以推動該水車輪葉51及該傳動軸52轉動，進而推動該發(fā)電機2轉動發(fā)電。

該第三較佳實施例是以兩個長直線水道及兩個短邊圓彎道所構成的封閉循環(huán)水道36，實際實施時，可由實際現場地形狀況設置適當數量的長、短邊封閉循環(huán)水道36樣式，甚至該封閉循環(huán)水道36可以形成多邊形的水道，不應以此為限。

在此，要強調的是本發(fā)明的人造水流發(fā)電裝置于一開始水流尚未開始流動時，該動力單元4可先由一電控裝置(圖中未示出)擷取外界的電力或動力，以驅動該轉輪組41旋轉，當該轉輪組41順利推動該容置空間31的流體33順利轉動或流動時，該流體33推動該受力單元5的水車輪葉51轉動，進而帶動該發(fā)電機2發(fā)電，而該發(fā)電機2所發(fā)出的電力可經由該電控裝置的切換，將該動力單元4的能量來源轉換為該發(fā)電機2所發(fā)出的電力，此時，便無需繼續(xù)擷取外部電力或動力即可轉動，且該電控裝置也可將多余所產生的電力儲存起來，或是提供其它電器設備使用。

此外，于該圓形的環(huán)形水槽34或圓形水槽32旋轉的流體33因為離心力的原理，使該流體33接近該環(huán)形水槽34或該圓形水槽32外緣的流體33推力最為強勁，讓該水車輪葉51接受該流體33的推動而轉動。較佳地，該第三較佳實施例的環(huán)形水槽34所圈圍出的封閉循環(huán)水道36形成有兩個長直線水道及兩個圓彎道，而在該二個圓彎道出口處所設置的轉輪組41可進一步輔助分別流入該長直線水道中的流體33的水流速度，以提高水流速度。

經上述說明可知，該第三較佳實施例中所述動力單元4的轉輪組41是設置該長直線水道的一端，并朝該長直線水道的另一端加速推動該流體33流動，以于該封閉循環(huán)水道36中獲取該流體33的最大流速，并于該直線水道上設置該受力單元5，推動該水車輪葉51轉動進而發(fā)電。

由上述說明可知，本發(fā)明人造水流發(fā)電裝置確實具有以下優(yōu)點︰

一、 適用性廣且節(jié)省水資源

本發(fā)明于該圓形水槽32或該環(huán)形水槽34中存放著固定水位高度的流體33，再擷取其它來源的能量來讓該流體33產生旋轉或流動，其中存放的流體并不會向外排出，可節(jié)省該流體33的使用，適用于設置在沒有天然河川所在的區(qū)域，進行水力發(fā)電。

二、 具創(chuàng)能發(fā)電的功效

一開始本發(fā)明擷取外界的電力或動力以啟動該動力單元4的轉輪組41旋轉，當該容置空間31的流體33達到可推動該發(fā)電機2的流速后，該電控裝置切換該動力單元4使用該發(fā)電機2所發(fā)出的電力可順利推動該轉輪組轉動，并可對外提供電力能源，因此具有創(chuàng)能發(fā)電的功效。

三、 具環(huán)保的功效

本發(fā)明的人造水流發(fā)電裝置使用自己所產生的電力運轉，本身并不會產生任何污染源即可對外發(fā)出電力，更具有符合當前科技發(fā)展方向，兼顧環(huán)境保護的功效。

四、 產生離心力水流發(fā)電

該第一較佳實施例的轉輪組41設置于該圓形水槽32中央處，擷取外來能量而帶動該轉輪組41的轉輪葉片411旋轉，使該圓形水槽32中的流體33產生旋轉，形成快速且強而有力的離心力，帶動該圓形水槽32中的水車輪葉51轉動，用以推動該傳動軸52及該發(fā)電機2轉動發(fā)電，創(chuàng)造新的電力能源。

五、 產生循環(huán)式水流發(fā)電

該第二較佳實施例的環(huán)形水槽34利用設置于中央的分水嶺35形成該封閉循環(huán)水道36，而設置于該封閉循環(huán)水道36中的動力轉換件44可擷取外來的能量以轉動該轉輪組41的轉輪葉片411，使該封閉循環(huán)水道36中的流體33產生循環(huán)式的快速水流，推動該環(huán)形水槽34中的水車輪葉51轉動，用以帶動該傳動軸52及該發(fā)電機2轉動發(fā)電，創(chuàng)造新的電力能源。

綜上所述，本發(fā)明的人造水流發(fā)電裝置借由存放著用固定水量的圓形水槽32或環(huán)形水槽34產生漩渦水流或循環(huán)水流，可于無天然河川水流之處設置本裝置加以發(fā)電，此外，該轉輪組41可擷取其它外部能量初始啟動旋轉后即可切換至該發(fā)電機2所發(fā)出的電力使用，自給自足之外更可提供給其它電力裝置使用，達到創(chuàng)造能源的功效，且該轉輪組41的每一轉輪葉片411為連續(xù)彎曲形狀設計，有助于推動該圓形水槽32的流體33產生強勁離心力水流，進而推動該受力單元5的水車輪葉51轉動，該水車輪葉51上設置復數導水孔513可減少該水車輪葉51轉動時的阻力，用以帶動該傳動軸52及該發(fā)電機2轉動發(fā)電，故確實能夠達到本發(fā)明的目的。

以上所述，僅為本發(fā)明的三個較佳實施例而已，當不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即凡是依本發(fā)明權利要求及發(fā)明說明內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆屬于本發(fā)明專利涵蓋的范圍內。