專利名稱：可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力發(fā)電系統(tǒng)，尤指一種可 充分應用自然界的風力及熱能資源進行發(fā)電的系統(tǒng)設備。
背景技術：
由于自然資源中所蘊藏的石油含量，已隨著人類開采使用而逐漸消耗殆盡，故 于國際間莫不以尋求各種替代能源為首要任務，其中，又以綠色無污染的能源應用最廣 受矚目，例如，自然界的風力、太陽能、潮汐作用、地熱效應..等作為發(fā)電系統(tǒng)之應 用，已能取代傳統(tǒng)石油、燃煤、鐵礦砂等能源，提供人類更好的生活應用。又，目前所常見的風力發(fā)電系統(tǒng)， 必需設置于空曠地區(qū)，且必需于外界有風 時，才能推動葉片旋轉進行發(fā)電作業(yè)，其隨著季節(jié)變化及天候環(huán)境變遷，造成風力大小 不均，而在風力不足或微量風力時，即可能因為無法推轉葉片而停止發(fā)電。而常見的太陽能應用設備，如太陽能熱水器，可通過太陽能集熱板接受陽光照 射，并將其內部的水加熱成熱水，及通過管路送至保溫熱水槽中加以應用，則純粹只是 用于加熱水及儲存置放，而無法與風力應用加以結合，為此，如何有效整合不同綠色能 源，使其能發(fā)揮更佳效益，即為現(xiàn)階段有心人士所共同努力的目標，而希望能提出更好 的整合系統(tǒng)，以進一步造福人群。
發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于，提出一種可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力發(fā)電系統(tǒng)，可 整合太陽能、風力及熱空氣資源進行發(fā)電作業(yè)，而充分利用自然資源，使其能全天候運 轉，以提升整體發(fā)電效益。發(fā)明原理取自于『煙囪效應』，利用高空風力帶動風扇而產(chǎn)生的吸抽力將來自 地表面的熱空氣向上帶，進而通過風扇同軸帶動發(fā)電機產(chǎn)生電力；進一步利用高空風力 結合熱氣流帶動風扇，而直接由同軸風扇帶動發(fā)電機產(chǎn)生電力。為達成上述目的之結構特征及技術內容，本發(fā)明可控式太陽能儲熱的熱氣流結 合風力發(fā)電系統(tǒng)，其包括一風力熱氣流發(fā)電裝置，其包含一頂部設有通風口的中空下座體、一樞設于該 下座體頂部的中扇葉，以及包含多組發(fā)電單元組，設置于該下座體中，該下座體包括有 一外套管內含熱氣流管，該外套管周面設有復數(shù)配合風向的集風口，集風口可通過風氣 流管管件連通至對應的通風口，該熱氣流管裝置在外套管正中央，該中扇葉中設置一伸 入熱氣流管的轉軸，該轉軸穿設多組發(fā)電單元組，并該轉軸上設置一可接受熱氣流推動 的小扇葉，該風力熱氣流發(fā)電裝置于該下座體外圍設置配合集風口的集風墻，并在集風 墻的墻面上進一步設置集風凹槽，以收集風氣流并導流至集風口。該風力熱氣流發(fā)電裝置的下座體頂部上方，裝設一中空圓柱型的上座體，并在 該上座體頂部內設置一與該中扇葉同軸轉動的大扇葉，且該上座體底部可接受集風罩收集的風氣流流入，頂部設有氣流大出口，該座體底部，風氣流入口處，設置可選擇性封 閉風氣流入口及控制入風流向的阻風板，該上座殼體設有儲水夾層，以及在儲水夾層 上，設置朝內并列的散熱鰭片組，該風力熱氣流發(fā)電裝置，在其上座體及該集風墻頂部 上設有太陽能板，通過太陽能加熱上座體的儲水夾層。藉此設計，可將風力熱氣流發(fā)電裝置設置于大樓、山坡高處或區(qū)域高點位置， 使其能接受豐沛的自然風力，推轉發(fā)電單元組進行發(fā)電作業(yè)，以及收集太陽熱能產(chǎn)生的 熱氣流，經(jīng)過熱氣流管來推動該小扇葉，轉動發(fā)電單元組，進行發(fā)電，可供電力控制單 元進行調整電壓及整流，以便民生使用，也即，本發(fā)明設計，成功的整合了風力及熱空 氣資源，使自然資源能充分應用，達到全天候運轉發(fā)電，以提高發(fā)電效能，達到更佳的 發(fā)電效益。
圖1為本發(fā)明中風力裝置設置的一較佳實施例的立體示意圖。圖2為本發(fā)明利用風力、熱氣進行發(fā)電作業(yè)的示意圖。圖3為本發(fā)明利用風力、熱氣進行發(fā)電作業(yè)的局部放大示意圖。圖4為本發(fā)明較佳實施形式中，有關太陽能儲熱裝置與熱氣流管風氣流入口端 接續(xù)設置的示意圖。圖5為本發(fā)明以風力熱氣流發(fā)電裝置接續(xù)數(shù)組太陽能儲熱裝置而形成區(qū)域發(fā)電 網(wǎng)絡的示意圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下(10)太陽能儲熱裝置(11)太陽能集熱板 (12)管路(13)保溫熱水槽(14)熱傳導器(20)熱氣流管(21)分支管路(30)風力熱氣流發(fā)電裝置(31)下座體(32)外套管(33)集風口(34)中扇葉(35)轉軸(36)小扇葉(37)風流道(38)風氣流管管件 (39)集風墻(391)集風凹槽(392)集風罩(40)發(fā)電單元組(41)定位件(50)上座體(51)大扇葉(52)風氣流入口(53)氣流大出口(54)阻風板(55)儲水夾層(56)散熱鰭片組(57)太陽能板(70)組裝部(71)固定件
具體實施例方式本發(fā)明設計，整合了風力及熱空氣資源，進一步結合太陽能，而能充分應用自然資源進行發(fā)電作業(yè)。配合參看圖1至3所示，本發(fā)明可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力發(fā)電系統(tǒng)， 其包括一風力熱氣流發(fā)電裝置(30)，另如圖5，該可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力 發(fā)電系統(tǒng)，進一步包括有一太陽能儲熱裝置(10)(如圖4所示)，并以分支管路(21)連接 風力熱氣流發(fā)電裝置(30)，用以整合自然界的風力、太陽能及熱空氣資源，并應用于提 供風力熱氣流發(fā)電裝置(30)進行發(fā)電 作業(yè)。該風力熱氣流發(fā)電裝置(30)，包含有一頂部設有通風口的中空下座體(31)、一 樞設于該下座體(31)頂部的中扇葉(34)，以及包含至少一組發(fā)電單元組(40)設置于該下 座體(31)中，該下座體(31)包含有一外套管(32)及一熱氣流管(20)，該外套管(32)周 面設有復數(shù)配合風向的集風口(33)，每一集風口(33)處增設阻風板(54)，由于臺灣具有 夏季吹西南風、冬季吹東北風的特點，因此可在外套管(32)上設置可接收西南風、東北 風的集風口(33)，在接收西南風時，可將接收東北風的集風口(33)以阻風板(54)關閉， 反之亦然，該熱氣流管(20)伸入外套管(32)正中央，該中扇葉(34)設置一伸入熱氣流 管(20)的轉軸(35)，該轉軸(35)穿設該至少一組發(fā)電單元組(40)，并在該轉軸(35)上 設置一小扇葉(36)，該中扇葉(34)接受集風口(33)收集的外界風力時，可推動該中扇葉 (34)旋轉，該小扇葉(36)接受該熱氣流管(20)收集的熱氣流時，可推動該小扇葉(36) 旋轉，該小、中扇葉(36、34)的轉動可驅動發(fā)電單元組(40)發(fā)電，以及于該熱氣流管 (20)中設置控制入風流量的阻風板(54)。該中扇葉(34)中設置一轉軸(35)，該轉軸(35)提供所述之發(fā)電單元組(40)接 設，如第三圖所示之較佳實施例結構，該下座體(31)中設有二個發(fā)電單元組(40)，并以 該轉軸(35)接設該二組發(fā)電單元組(40)，惟其所能設置的發(fā)電單元組(40)數(shù)量，可為一 組、二組、三組或以上數(shù)量而不為所限，由推動動力決定之。該中扇葉(34)在受外界風力、熱氣流吹動旋轉及帶動轉軸(35)轉動時，可以轉 軸(35)帶動該至少一組發(fā)電單元組(40)中的線圈與磁場形成旋轉切割而產(chǎn)生電力，經(jīng)由 電控中心，提供用電需求端，加以應用。該下座體(31)于該熱氣流管(20)中設有定位件(41)，定位件(41)可為各種形 式的支撐桿、定位板片，且定位件(41) 一端設置于發(fā)電單元組(40)的殼體上，且定位件 (41)另端定位于該熱氣流管(20)內壁面，使熱空氣上升時，可流過定位件(41)之間并朝 上流動，經(jīng)而由中扇葉(34)處向外流出。該風力熱氣流發(fā)電裝置(30)進一步在該下座體(31)頂部上方，裝設一中空圓柱 型的上座體(50)，并在該上座體(50)頂部內，設置一與該中扇葉(34)同軸轉動的大扇葉 (51)，且該上座體(50)底部風氣流入口(52)，可接受集風罩(392)收集的風氣流流入， 且頂面設有一氣流大出口(53)，并在底部風氣流入口(52)處，設置可選擇性封閉風氣流 入口(52)及控制入風氣流流量的阻風板(54)，其中，該上座體(50)可以為銅合金材質所 制成的構件，可以接收太陽熱能并增加聚集高溫的效果，增進內部散熱鰭片組(56)對空 氣加熱，以提高熱氣流上升效應，該上座體(50)內側面設有儲水夾層(55)，以及在儲水 夾層(55)上設有并列的散熱鰭片組(56)，此上座體(50)外圍設有太陽能板(57)，可吸 收太陽能并加熱儲水夾層(55)中的水，使散熱鰭片組(56)可以吸收儲水夾層(55)的熱 能，以加溫通過該上座體(50)的氣流，進而提升氣流上升力。
如圖1所示，該風力熱氣流發(fā)電裝置(30)在該下座體(31)外圍設置配合集風口(33)的集風墻(39)，可收集風并導流至集風口(33)，并可在集風墻(39)的墻面上設置 集風凹槽(391)，以及集風墻(39)頂部可設置集風罩(392)，另如圖3所示，所述集風口 (33)可通過風氣流管管件(38)連通至對應的通風口。在本發(fā)明較佳實施例中，依循該上座體(50)圓柱外殼，環(huán)繞設有太陽能板 (57)，以及在集風墻(39)頂部上面設置有太陽能板(57)，并以入水管、出水管與該儲水 夾層(55)相連通，以加熱該儲水夾層(55)中的水，使該儲水夾層(55)的并列散熱鰭片 組(56)進一步吸收該儲水夾層(55)的熱能，其中，入水管的入水端是連接該儲水夾層 (55)的下半部，出水管的出水端是連接該儲水夾層(55)的上半部。在本發(fā)明較佳實施例中，集風墻(39)頂面上設有可提供該上座體(50)組設的組 裝部(70)，并以固定件(71)將該上座體(50)固定在該集風墻(39)上。如圖4、5所示，該太陽能儲熱裝置(10)包含一太陽能集熱板(11)、一以管路 (12)接續(xù)該太陽能集熱板(11)的保溫熱水槽(13)，以及包含一設置在保溫熱水槽(13) 的熱傳導器(14)，該熱傳導器(14) 一端伸出該保溫熱水槽(13)外，該太陽能儲熱裝置 (10)可設置于地區(qū)空曠位置，使太陽能集熱板(11)可以接收太陽光，并將其內部的水加 熱成熱水并通過管路(12)送至保溫熱水槽(13)中，而熱傳導器(14)接觸熱水，則可對 于熱水的熱能進行熱傳作業(yè)。該熱氣流管(20) —側端伸入，伸入裝置于外套管(32)正中央，另側端則提供 熱傳導器(14) 一端伸入其中，該熱傳導器(14)因接觸保溫熱水槽(13)中的熱水，可將 熱能傳導至熱氣流管(20)，使外界氣流流入熱氣流管(20)時，可接觸熱傳導器(14)的 熱能，而升溫成熱空氣氣流，經(jīng)由熱空氣上升，從熱氣流管(20)流入風力熱氣流發(fā)電裝 置風力熱氣流發(fā)電裝置(30)中，此外，該熱氣流管(20)可以收集工廠或建筑物產(chǎn)生的廢 熱，形成熱氣流，推動該小扇葉(36)旋轉。該風力熱氣流發(fā)電裝置(30)的下座體(31)，可設置于區(qū)域高點位置、山坡高處 或具強勁風的地點，使外界風力可經(jīng)由集風墻(39)而集中導引至集風口(33)，并至該下 座體(31)通風口流出，同時吹動該中扇葉(34)旋轉，而能同時帶動轉軸(35)推轉發(fā)電 單元組(40)進行發(fā)電作業(yè)，且來自于太陽能儲熱裝置(10)，所升溫的熱空氣或收集的廢 熱空氣流，則可經(jīng)由熱氣流管(20)引入下座體(31)中，且推動小扇葉(36)及轉軸(35) 旋轉，進而推轉發(fā)電單元組(40)進行發(fā)電作業(yè)。另如圖2、3所示，風也可經(jīng)由該上座體(50)的風氣流入口(52)進入，吹動該 大扇葉(51)轉動，同軸推轉發(fā)電單元組(40)進行發(fā)電作業(yè)，且風可由該上座體(50)氣 流大出口(53)吹出，上述中，該風力熱氣流發(fā)電裝置(30)進一步在集風口(33)處設 置阻風板(54)，阻風板(54)經(jīng)由一控制裝置，且可適時地調整入風風量或封閉集風口 (33)，阻風板(54)也可封閉對應的風氣流入口(52)。本發(fā)明設計，可充分利用風力、太陽能及熱空氣資源進行發(fā)電作業(yè)，而不論白 天夜晚皆可持續(xù)運轉，形成一種全天候運轉發(fā)電模式，故能提高整體發(fā)電量，使發(fā)電產(chǎn) 出的電力更符合經(jīng)濟效益，且能提供更多的電力資源加以應用。配合參看圖5所示，本發(fā)明設計，可以結合多組太陽能儲熱裝置(10)，連接至 風力熱氣流發(fā)電裝置(30)，使其轉換的熱空氣氣流，皆能導引至風力熱氣流發(fā)電裝置(30)中進行發(fā)電作業(yè)，其具體實施例，可在一區(qū)域性各地面空地位置，布設數(shù)組太陽能 儲熱裝置(10)，該數(shù)組太陽能儲熱裝置(10)各以一分支管路(21)接續(xù)至熱氣 流管(20) 中，而可以該數(shù)組太陽能儲熱裝置(10)對于吹入的空氣以熱傳導器(14)加熱升溫，使更 多升溫后的熱空氣氣流，可導入熱氣流管(20)中，及通過該熱氣流管(20)導引至風力熱 氣流發(fā)電裝置(30)，上升推轉小扇葉(36)及轉軸(35)旋轉，及推轉發(fā)電單元組(40)進 行發(fā)電作業(yè)。因此，經(jīng)由上述結構特征、技術內容及發(fā)電作業(yè)的詳細說明，可清楚看出本發(fā) 明設計特點在于提供一種整合風力、太陽能及熱空氣資源的可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風 力發(fā)電系統(tǒng)，而能充分應用自然資源進行發(fā)電作業(yè)，以提高發(fā)電量，其白天可通過風 力、熱氣流，驅動風力熱氣流發(fā)電裝置(30)，晚上可利用太陽能儲熱裝置(10)，所加熱 儲存的熱水加熱空氣，接續(xù)形成熱空氣氣流，驅動發(fā)電單元組(40)風力熱氣流發(fā)電裝置 進行發(fā)電作業(yè)，形成全天候可運轉的發(fā)電系統(tǒng)，故本發(fā)明設計，成功的整合了風力、太 陽能及熱空氣資源，且可依區(qū)域環(huán)境需求，擴充太陽能儲熱裝置(10)，以形成區(qū)域性整 合發(fā)電系統(tǒng)，而能充分應用自然資源，達到更好的發(fā)電效益。
權利要求
1.一種可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括一風力熱氣流發(fā)電裝置，其包含一頂部設有通風口的中空下座體、一樞設于該下座 體頂部的中扇葉，以及包含至少一組發(fā)電單元組設置于該下座體中，該下座體包括有一 外套管及一熱氣流管，該外套管周面設有復數(shù)配合風向的集風口，集風口可通過風氣流 管管件連通至對應的通風口，該熱氣流管配置在外套管管內正中央，該中扇葉中設置一 伸入熱氣流管的轉軸，該轉軸裝置至少一組發(fā)電單元組，相同此轉軸上，設置一可接受 熱氣流推動的小扇葉，該風力熱氣流發(fā)電裝置于該下座體外圍，設置配合集風口收集風 力的集風墻，并在集風墻的墻面上進一步設置集風凹槽，以收集風并導流至集風口；該風力熱氣流發(fā)電裝置，設置一中空圓柱型上座體于該下座體頂部，并在該上座體 頂部設有大出風口，大出風口處配置一與該中扇葉同軸轉動的大扇葉，且該上座體底部 設有氣流風氣流入口，可接受集風罩收集的風氣流，流入上座體內部，加熱成熱氣流以 推動大扇葉后流出，該上座體內側面設有儲水夾層，同時儲水夾層朝內設置，環(huán)繞并列 的散熱鰭片組，該風力熱氣流發(fā)電裝置，在該上座體及該集風墻上設有太陽能板，通過 太陽能加熱儲水夾層內藏的水。
2.如權利要求1所述的可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 進入本系統(tǒng)的所有氣流，皆可使用阻風板，來控制氣流流量的大小，并選擇性封閉氣 流，包含下座體的集風口處、熱氣流管內、上座體底部氣流風氣流入口處，全部都設置 阻風板來控制入風流量，進而控制發(fā)電或停機進行設備維修。
3.如權利要求1所述的可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 下座體外圍，設置配合集風口收集風力的集風墻，并在集風墻的墻面上進一步設置集風 凹槽，集風墻頂部設置集風罩，對于風力的收集，無論對下座體吹正向風或吹逆向風， 本發(fā)電系統(tǒng)都可有效使用。
4.如權利要求1所述的可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 直接對發(fā)電設備儲蓄熱能并產(chǎn)生熱氣流，推動大扇葉，帶動同軸運轉，轉動發(fā)電單元 組，在本發(fā)電系統(tǒng)的設備為，裝設銅質合金，容易吸收熱能的中空圓柱型上座體，并在 該上座體頂部內，設置一與該中扇葉同軸轉動的大扇葉，且該上座體底部可接受集風罩 收集的風氣流流入，頂部設有氣流大出口，該上座體殼體設有儲水夾層，儲水夾層朝內 設置，環(huán)繞并列的散熱鰭片組，在其上座體和集風墻頂部上設有太陽能板，通過太陽能 加熱上座體的儲水夾層。
5.如權利要求1所述的可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 外套管及熱氣流管，提供結合風力和熱氣流，推動中扇葉轉動發(fā)電單元組，該外套管周 面設有復數(shù)配合風向的集風口，集風口可通過風氣流管管件，連通至對應的通風口，并 且由集風墻供應風力，該熱氣流管配置在外套管管內正中央，且由太陽能儲熱裝置供應 熱氣流。
6.如權利要求1所述的可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 大、中、小扇葉同軸運轉，各自有動力來源，推動大、中、小扇葉運轉，所相加、相互 動運轉，重迭動力，更有幫助于推動發(fā)電單元組。
7.如權利要求1或2所述的可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在 于，該可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力發(fā)電系統(tǒng)，還包括有至少一組太陽能儲熱裝置，所述的太陽能儲熱裝置設置位置是低于上述風力熱氣流發(fā)電裝置，所述的太陽能儲熱裝置皆包含一太陽能集熱板、一與該太陽能集熱板相連通的保溫熱水槽，以及包含一 設置于保溫熱水槽的熱傳導器，該熱傳導器一端伸出該保溫熱水槽外，加熱進入分支管 路的氣流，此熱氣流并以分支管路接續(xù)至熱氣流管中。
全文摘要
本發(fā)明是關于一種可控式太陽能儲熱的熱氣流結合風力發(fā)電系統(tǒng)，其包括一風力熱氣流發(fā)電裝置，其包含有一可收集上升熱空氣的熱氣流管，以及可收集風力的外套管，且熱氣流管與外套管中的上升氣流，可推動同軸各組扇葉，以推動發(fā)電單元組進行發(fā)電，該風力熱氣流發(fā)電裝置可接受外界氣流推轉進行發(fā)電，且進入本系統(tǒng)的所有氣流皆可用阻風板控制氣流大小，故本系統(tǒng)可整合風力及熱空氣資源，而能充分應用自然資源，達到可全天候運轉發(fā)電，以提高整體發(fā)電效益。
文檔編號F03D7/00GK102022274SQ200910177020
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權日2009年9月17日
發(fā)明者林輝峯 申請人:林輝峯