波浪发电系统及其液压构件的制作方法
【专利摘要】一种波浪发电系统及其液压构件，波浪发电系统包含一发电构件及一液压构件。液压构件包含一缸体及一活塞。缸体与发电构件相连通。缸体具有一容置室及一排气孔。排气孔位于容置室的中段并贯穿缸体而与容置室连通。活塞设置于容置室，用以驱动发电构件将机械能转换成电能。
【专利说明】波浪发电系统及其液压构件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发电系统，特别涉及一种液压式波浪发电系统及其液压构件。
【背景技术】
[0002]近年随着环保意识的抬头，绿能发电是人类未来的趋势，因此各种绿能发电纷纷受到重视。例如太阳能发电、水力发电以及风力发电，已成为各方研究与发展的重要方向。然而，不管绿能发电效率的多少，太阳能与风力这两种发电方式却易受环境及天气的限制而影响本身的发电效率。举例来说，在无日光照射量或低日光照射量时，太阳能发电则无法有效将太阳能转换成电能。此外，无风的时候，风力发电即无法运行。于是，亟需一种能够二十四小时稳定的自然能源发电方式，来满足各种环境及天气的限制。
[0003]因为台湾四处环海，且海岸随时都有波浪存在，因此，利用浩瀚的海洋波浪能源，且在不造成对任何环境冲击的条件下，波浪发电的研究与发展便开始受到重视。
[0004]波浪发电装置通常包含一浮体、一油压组件及一发电组件。浮体设置于油压组件上，且油压组件连通发电组件。浮体随着海浪波动而上下位移，进而带动油压组件运作来驱使发电组件发电。详细来说，油压组件包含一油压缸及一活塞。浮体上下位移时，带动油压缸与活塞相对位移，进而将油压缸内的油液推至发电组件，以令发电组件将机械能转换成电能。
[0005]然而，若油压缸内残留非预期的空气，因为空气具有可压缩性，故在油压组件的压缩过程中，残留于油压缸内的空气会反复的被压缩，使得油液无法有效被活塞推挤到发电组件而降低发电效率。因此，如何解决油压缸的空气残留的问题以提升波浪发电装置的发电效率将成为业界的重要议题。
【发明内容】
[0006]鉴于以上的问题，本发明的目的在于提供一种波浪发电系统及其液压构件，藉以提升波浪发电系统的发电效率。
[0007]根据本发明所揭露的波浪发电系统，其包含有一发电构件及一液压构件。液压构件，包含一缸体及一活塞。缸体与发电构件相连通。缸体具有一容置室及一排气孔。排气孔位于容置室的中段并贯穿缸体而与容置室连通。活塞设置于容置室，用以驱动发电构件将机械能转换成电能。
[0008]根据本发明所揭露的液压构件，其包含有一缸体及一活塞。缸体具有一容置室及一排气孔。排气孔位于容置室的中段且与容置室连通。容置室与一发电构件相连通。活塞设置于容置室，用以驱动发电构件将机械能转换成电能。
[0009]根据上述本发明所揭露的波浪发电系统及其液压构件，缸体具有一排气孔，且排气孔位于容置室的中段，使得第二油腔内累积的气体量影响到液压构件的压缩效率时，第二油腔内的气体则可自排气孔排出，以提升液压构件的压缩效率，进而提升波浪发电系统的发电效率。[0010]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为一实施例所揭露的波浪发电系统的立体示意图；
[0012]图2A为图1的液压构件的剖视示意图；
[0013]图2B为图2A的局部剖视示意图；
[0014]图3为图1的波浪发电系统的系统回路示意图；
[0015]图4A与图4B为液压构件内的流体于排气前的示意图；
[0016]图4C与图4D为液压构件内的流体于排气后的示意图；
[0017]图5A与图5B为图3的第一压力计与第二压力计的压力变化曲线图；
[0018]图6A与图6B为图3的波浪发电系统的运作示意图。
[0019]其中，附图标记
[0020]10 波浪发电系统
[0021]100发电构件
[0022]110液压马达
[0023]120发电机
[0024]200液压构件
[0025]210 缸体
[0026]211容置室
[0027]212 第一油腔
[0028]213 第二油腔
[0029]214环形侧壁
[0030]215 第一开口
[0031]216 第二开口
[0032]217排气孔
[0033]220 活塞
[0034]221 本体
[0035]222 杆体
[0036]223 固定部
[0037]300储油槽
[0038]400排气阀组件
[0039]410止逆阀
[0040]420 开关阀
[0041]500控制阀组件
[0042]510第一止逆阀组
[0043]520第二止逆阀组
[0044]530蓄压器
[0045]610第一压力计
[0046]620第二压力计[0047]710上浮体
[0048]720下浮体
[0049]800 海床
【具体实施方式】
[0050]下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述:
[0051]请参阅图1至图3，图1为一实施例所揭露的波浪发电系统的立体示意图，图2A为图1的液压构件的剖视示意图，图2B为图2A的局部剖视示意图，图3为图1的波浪发电系统的系统回路不意图。
[0052]本实施例的波浪发电系统10设置于海面上，并利用海浪上下起伏的动能来带动波浪发电系统10产生电能。其中，波浪发电系统10包含一发电构件100及一液压构件200。发电构件100与液压构件200相连通。此外，波浪发电系统10还包含一上浮体710及一下浮体720。上浮体710与下浮体720设置于发电构件100。上浮体700随波浪上下起伏而带动液压构件200将波浪的动能转换成液压能，并通过发电构件100将液压能转换成电能。
[0053]详细来说,发电构件100包含一液压马达110及一发电机120。发电机120与液压马达110连接。液压马达110用以将液压能转换成机械能。发电机120用以将机械能转换成电能。
[0054]液压构件200包含一缸体210及一活塞220。缸体210与液压马达110相连通。缸体210具有一容置室211及形成容置室211的一环形侧壁214。容置室211内储存有一流体。本实施例的流体例如为油液。此外，缸体210具有一第一开口 215、一第二开口 216及一排气孔217。第一开口 215及第二开口 216均分别与容置室211以及液压马达110相通，且分别位于环形侧壁214的相对两端。容置室211内的流体分别可自第一开口 215与第二开口 216流至液压马达110。排气孔217贯穿环形侧壁214，使排气孔217与容置室211相连通，且位于第一开口 215与第二开口 216之间。更进一步来说，排气孔217约位于容置室211的中段，用以将容置室211内的残留空气或流体内的残留空气排出容置室211。此外，缸体210竖立于上浮体710。因此缸体210随着上浮体710上下起伏而上下位移。此夕卜，在本实施例中排气孔217的数量为一个，但不以此为限，在其他实施例中，排气孔217的数量也可以是两个以上。
[0055]活塞220包含一本体221及一杆体222。本体221位于容置室211内，且本体221的周缘均与环形侧壁214接触，令本体221将容置室211分成一第一油腔212及一第二油腔213。由于缸体210竖立于浮体700,故第一油腔212位于第二油腔213上方。并且,第一油腔212与第一开口 215相连通以及第二油腔213与第二开口 216相连通。杆体222贯穿缸体210，且一端连接于本体221，另一端包含连接于下浮体720的一固定部223，而下浮体720再连接于海床800以固定活塞220的相对位置。
[0056]在本实施例中，由于缸体210竖立于浮体700，且杆体222连接于海床800，故当浮体700受一外力(如波浪上下起伏的作用力)推动而相对海床800上下位移时，会带动缸体210相对活塞220移动。详细来说，活塞220受到容置室211的导引而相对于缸体210移动，以将容置室211内的流体推至液压马达110，进而驱动液压马达110来启动发电机120进行发电。[0057]请参阅图4A至图4D，图4A与图4B为液压构件内的流体于排气前的示意图。图4C与图4D为液压构件内的流体于排气后的示意图。由于液压构件200无法做到百分的百的液密及气密效果，故液压构件200在作动时，会有非预期的气体进入容置室211，而气体因具有可压缩性，所以会导致液压构件200的作功效率降低。本实施例正是为了解决气体存在于液压构件200内时会降低液压构件200压缩效率的问题而在缸体210的环形侧壁214之中间位置处设置排气孔217，使得容置室211内的气体可从排气孔217排出。详细来说，由于第一开口 215位于第一油腔212的上方，故在液压构件200的压缩过程中，位于第一油腔212内的气体仍可自然的利用第一开口 215排出而不至于影响活塞220推动流体的效率。但由于第二开口 216位于第二油腔213的下方，故第二油腔213内的气体无法排出而降低了液压构件200的压缩效率。因此，本实施例是利用排气孔217设置于容置室211的中段，使得液压构件200的压缩过程中会自然地将第二油腔213内的气体从排气孔217排出。也就是说，当活塞220将流体与气体推至排气孔217时，则可让气体与部分流体一同排出容置室211外。
[0058]以下将更进一步针对液压构件200于排气前与排气后两种运作状况作为解说。首先，描述液压构件200于排气前的运作状况。如图4A与图4B所示，举例来说，活塞220向下位移以将第二油腔213内的流体从第二开口 216推到液压马达110 (从图4A的位置位移至图4B的位置)。由于第二油腔213内存在气体，故流体被排出的量将比实际少。详细来说，原本第二油腔213内的流体高度为D2。当活塞220向下位移一距离Dl时，部分流体被排出第二油腔213，使得第二油腔213内的流体高度降为D3。但因为气体被压缩的关系，使得流体实际下降的高度(D2减D3)是小于活塞220向下位移的距离而降低了活塞220推动流体的效率。
[0059]接着，描述液压构件200于排气后的运作状况。如图4C与图4D所示，第二油腔内活塞220向下位移以将第二油腔213内的流体从第二开口 216推到液压马达110 (从图4C的位置位移至图4D的位置)。由于第二油腔213内无存在气体，故并不会影响活塞220传递流体的效率。详细来说，原本第二油腔213内的流体高度为D5。当活塞220向下位移一距离D4时，部分流体被排出第二油腔213，使得第二油腔213内的流体高度降为D6。因为活塞220压缩的过程不受气体的影响，使得流体实际下降的高度(D5减D6)约等于活塞220向下位移的距离D4而提升了活塞220推动流体的效率。
[0060]请继续参阅图3，由于在液压构件200的压缩过程中，除了气体会从排气孔217排出外，容置室211内的流体也会顺势泄漏而降低了液压构件200的压缩效率。因此，在本实施例及其他实施例中，波浪发电系统10还包含一排气阀组件400及一储油槽300，排气阀组件400包含一止逆阀410及一开关阀420。止逆阀410与开关阀420相互串接，且止逆阀410与排气孔217相连接以及开关阀420与储油槽300相连接。然上述止逆阀410与开关阀420的串接顺序并非用以限制本发明，在其他实施例中，也可以是止逆阀410连接储油槽300，开关阀420连接排气孔217。止逆阀410用以限制流体及气体自排气孔217朝储油槽300的方向流动。开关阀420用以接通或阻断排气孔217与储油槽300。也就是说，当容置室211内累积有一定容量的气体而影体到液压构件200的压缩效率时，则可将开关阀420打开，以将第二油腔213内的气体排出。当容置室211内无气体或气体的量不足以影响液压构件200的压缩效率时，则可将开关阀420关闭，以防止容置室211内的流体泄漏而影响液压构件200的压缩效率。
[0061]在本实施例及其他实施例中，波浪发电系统10还包含一控制阀组件500。控制阀组件500包含一第一止逆阀组510、一第二止逆阀组520及一蓄压器530。第一止逆阀组510连通第一开口 215、液压马达110与储油槽300以及第二止逆阀组520连通第二开口 216、液压马达110与储油槽300。第一止逆阀组510与第二止逆阀组520均用以限制流体自第一开口 215或第二开口 216朝储油槽300的方向流动，使液压马达110通过流体的推动而产生旋转运动。蓄压器530用以维持第一开口 215及第二开口 216流出的流体处于相对高压的状态。
[0062]请参阅图3、图5A与图5B，图5A与图5B为图3的第一压力计与第二压力计的压力变化曲线图。在本实施例及其他实施例中，波浪发电系统10还包含一第一压力计610及一第二压力计620。第一压力计610连接于与第一开口 215连接的管路，并用以检测与第一开口 215连接管路的压力值。第二压力计620连接于与第二开口 216连接的管路，并用以检测与第二开口 216连接管路的压力值。依据第一压力计610与第二压力计620所显示的压力值可知道容置室211内的气体是否开始影响液压构件200的压缩效率。
[0063]当第一压力计610与第二压力计620的压力值显示如图5A时，图5A中显示第一压力计610的最大压力值(如图5A的虚线部分)约等于第二压力计620的最大压力值(如图5A的实线部分)，故代表第二油腔213内无存在气体或气体的量不足以影响液压构件200的压缩效率。
[0064]当第一压力计610与第二压力计620的压力值显示如图5B时，图5B中显示第一压力计610的最大压力值(如图5B的虚线部分)远小于第二压力计620的最大压力值(如图5B的实线部分)，故代表第二油腔213内有存在气体，且气体已影响液压构件200的压缩效率。因此，当使用者看到第一压力计610与第二压力计620所显示的最大压力值不相等时，则可打开排气阀组件400的开关阀420，让第二油腔213内的气体可以自排气孔217排至储油槽300。
[0065]请参阅图6A与图6B，图6A与图6B为图3的波浪发电系统的运作示意图。如图6A所示，当缸体210受到浮体700推动而向下移动时(沿箭头a所指示的方向)，活塞220将第二油腔213内的流体依序从第二开口 216、控制阀组件500的第二止逆阀组520推向液压马达110 (如箭头所指的顺序)。经由液压马达110驱动发电机120将机械能转换成电能。之后再从储油槽300以及第一止逆阀组510回流至第一油腔212以构成一循环(如箭头所指的顺序)。如图6B所示，当缸体210受到浮体700推动而向上移动时(沿箭头b所指示的方向)，活塞220将第一油腔212内的流体依序从第一开口 215、控制阀组件500的第一止逆阀组510推向液压马达110 (如箭头所指的顺序)。经由液压马达110驱动发电机120将机械能转换成电能。之后再从储油槽300以及第二止逆阀组520回流至第二油腔213以构成一循环(如箭头所指的顺序)。
[0066]根据上述本发明所揭露的波浪发电系统及其液压构件，缸体的环形侧壁具有一排气孔，且排气孔位于环形侧壁的中段以及连通排气阀组件，使得第二油腔内累积的气体量影响到液压构件的压缩效率时，则可将排气阀组件的开关阀打开，让第二油腔内的气体排出，以提升液压构件的压缩效率，进而提升波浪发电系统的发电效率。
[0067]此外，在排气阀组件中设置一止逆阀可防止自排气孔排出的气体回流，进而提升排气效率。
[0068]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种波浪发电系统,其特征在于,包含有: 一发电构件；以及 一液压构件，包含: 一缸体，与该发电构件相连通，该缸体具有一容置室及一排气孔，该排气孔位于该容置室的中段并贯穿该缸体而与该容置室连通；以及 一活塞，设置于该容置室，用以驱动该发电构件将机械能转换成电能。
2.根据权利要求1所述的波浪发电系统，其特征在于，该缸体包含形成该容置室的一环形侧壁，该缸体具有一第一开口及一第二开口，该第一开口及该第二开口均分别与该容置室以及该发电构件相通，且分别位于该环形侧壁的相对两端，该排气孔位于该环形侧壁，且位于该第一开口与该第二开口之间。
3.根据权利要求2所述的波浪发电系统，其特征在于，该发电构件包含一液压马达及一发电机，该液压马达与该第一开口及该第二开口相连通，该发电机与该液压马达连接。
4.根据权利要求3所述的波浪发电系统，其特征在于，还包含一排气阀组件及一储油槽，该排气阀组件包含一止逆阀及一开关阀，该止逆阀及该开关阀分别与该排气孔及该储油槽相连通。
5.根据权利要求4所述的波浪发电系统，其特征在于，还包含一控制阀组件，该控制阀组件包含一第一止逆阀组及一第二止逆阀组，该第一止逆阀组连通该第一开口、该液压马达与该储油槽以及该第二止逆阀组连通该第二开口、该液压马达与该储油槽。
6.根据权利要求2所述的波浪发电系统，其特征在于，还包含一上浮体及一下浮体，该活塞包含连接于该下浮体的一固定部，该缸体竖立于该上浮体，该上浮体受一外力推动而用以相对该下浮体上下位移，以带动该缸体相对该活塞移动。
7.根据权利要求2所述的波浪发电系统,其特征在于,该活塞包含一本体及一杆体,该本体位于该容置室，而该本体将该容置室分成一第一油腔及一第二油腔，该第一油腔与该第一开口连通，以及该第二油腔与该第二开口连通，该杆体连接该本体，且贯穿该缸体。
8.根据权利要求2所述的波浪发电系统，其特征在于，还包含一第一压力计及一第二压力计，该第一压力计连接于与该第一开口连接的管路，该第二压力计连接于与该第二开口连接的管路。
9.一种液压构件，其特征在于，包含有: 一缸体，该缸体具有一容置室及一排气孔，该排气孔位于该容置室的中段且与该容置室连通，该容置室与一发电构件相连通；以及 一活塞，设置于该容置室，用以驱动该发电构件将机械能转换成电能。
10.根据权利要求9所述的液压构件，其特征在于，该缸体包含形成该容置室的一环形侧壁，该缸体具有一第一开口及一第二开口，该第一开口及该第二开口均分别与该容置室以及该发电构件相通，且分别位于该环形侧壁的相对两端，该排气孔位于该环形侧壁，且位于该第一开口与该第二开口之间。
11.根据权利要求10所述的液压构件，其特征在于，还包含一上浮体及一下浮体，该缸体竖立于该上浮体，该活塞包含连接于该下浮体的一固定部，该上浮体受一外力推动而相对该下浮体上下位移，以带动该缸体相对该活塞滑动。
12.根据权利要求10所述的液压构件，其特征在于，该活塞包含一本体及一杆体，该本体位于该容置室，且该本体将该容置室分成一第一油腔及一第二油腔，该第一油腔与该第一开口连通，以及该第二 油腔与该第二开口连通，该杆体连接该本体，且贯穿该缸体。
【文档编号】F03B13/18GK103790762SQ201210520869
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年12月6日 优先权日:2012年10月31日
【发明者】罗圣宗, 蓝振洋, 陈韦铭, 黄子鸿 申请人:财团法人工业技术研究院