技术领域

本发明涉及一种潮汐发电系统，尤指一种将潮 汐的作用力转换产生位能来驱动发电马 达发电的潮汐发电系统。 背景技术

由于地球资源有限，人们愈来愈注重于利用较 为环保的替代能源来发电，例如太阳能、 水力发电或风力发电等。 然而， 上述的环保能源受制于环境因素的影响， 无法稳定地提供 电力。 例如在夜晚时， 无法利用太阳能发电。 在水资源不足时， 就无法利用水力发电。 另 夕卜， 利用风力发电时， 供电量也会因为风力较容易受到天候或者是季 节变化影响而较不稳 定。

以目前台湾的风力发电而言， 设置多组的风力发电机， 将电力并入台电供电系统内。 由于风能的不稳定性， 台电公司需要将发电厂的备援发电量扩充以弥 补风力发电的不稳定 性， 以确保能够稳定供电。 然而， 此种方式除了增加设备成本之外， 也更不环保。 因此， 寻找一种稳定的环保能源来供电， 为目前业界所欲发展的目标。 发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于提供一种将 潮汐的作用力转换为位能来驱动发电马 达转动而供电的潮汐发电系统。

本发明的其中一实施例提供一种潮汐发电系统 ， 其包括浮块、 传动装置、 运送槽、 上 容置槽以及发电机组。浮块用以接受一潮汐作 用力而上下运动。传动装置连接于所述浮块， 而运送槽连动于所述传动装置， 用以输送多个所述固状颗粒。 上容置槽邻近一第一位置设 置， 其中当所述浮块上下运动时， 通过传动装置带动运送槽上升至第一位置以将 多个固状 颗粒运送至上容置槽中储存，或通过传动装置 带动运送槽下降至第二位置以回收多个所述 固状颗粒。 发电机组设置于上容置槽下方， 当上容置槽释放多个固状颗粒时， 发电机组受 驱动而产生电力。

本发明具有以下有益效果： 本发明通过潮汐的作用力使浮块的高度位置产 生变化， 带

确认本 动传动装置将潮汐的作用力转换为固状颗粒的 位能，再利用固状颗粒的重力驱动发电机组 产生电力。 藉此， 可提供一种较为稳定且环保的发电方式， 可减少季节或气候因素对发电 量的影响。

为了能更进一步了解本发明为达成既定目的所 采取的技术、方法及效果， 请参阅以下 有关本发明的详细说明、 图式， 相信本发明的目的、 特征与特点， 当可由此得以深入且具 体地了解， 然而所附图式与附件仅提供参考与说明用， 并非用来对本发明加以限制。 附图说明

图 1A为本发明其中一实施例的潮汐发电系统在退� ��时的示意图。

图 1B为图 1A所示的潮汐发电系统在涨潮时的示意图。

图 2为本发明另一实施例的潮汐发电系统的示意� �。

图 3为本发明实施例的潮汐发电系统的固状颗粒� �传送至上容置槽的示意图。

图 4为本发明实施例的潮汐发电系统的固状颗粒� �传送至每一个叶部的示意图。 图 5为本发明实施例的潮汐发电系统的固状颗粒� �传送至下容置槽的示意图。

图 6为本发明实施例的潮汐发电系统的固状颗粒� �复至初始位置的示意图。

图 7A为本发明另一实施例的潮汐发电系统在涨潮� ��的示意图。

图 7B为本发明图 7A所示的潮汐发电系统在退潮时的示意图。

图 8A为本发明另一实施例的潮汐发电系统在退潮� ��的示意图。

图 8B为本发明图 8A所示的潮汐发电系统在涨潮时的示意图。

图 9A为本发明另一实施例的潮汐发电系统的示意� ��。

图 9B为本发明又一实施例的潮汐发电系统的示意� ��。

其中， 附图标记说明如下：

潮汐发电系统 1、 2

浮块 10

传动装置 20、 ：

运送槽 30

倾斜底部 301

阀门 302

上容置槽 40

出料口 401 活动门 402

发电机组 50

基座 51

发电马达 52

臂部 53

叶部 54

下容置槽 60

倾斜底面 601

活动阀 602

杠杆 21

工作液体 F、 F1 第一液压单元 22

第一缸筒 220

第一活塞 221

受力部 221a

施力部 221b

第二液压单元 23

第二缸筒 230

第二活塞 231

连接管体 24

滑轮组 250

动滑轮 251

定滑轮 252

吊绳 253、 253a、 253b 第一端 21a

第二端 21b

支点 21c

固状颗粒 S

第一位置 PI

第二位置 P2 海水

控制阀

调节阀

卸油槽

连通管

滑轨

电动滑轮

海平面位置

海平面高度差值 具体实施方式

请参考图 1A以及图 1B。 图 1A为本发明其中一实施例的潮汐发电系统 1在退潮时的 示意图。 图 1B为图 1所示的潮汐发电系统在另一角度的示意图。

潮汐发电系统 1包括浮块 10、 传动装置 20、 运送槽 30、 上容置槽 40以及发电机组 50。

浮块 10放置于海面上， 并可接受一潮汐的作用力而上下运动。 先说明的是， 海平面 在退潮时位于一最低位置 HI， 并于涨潮时位于一最高位置 H2。 并且， 在涨潮时的最高位 置 H2与退潮时的最低位置 HI的高度差值即为潮差 H。 换言之， 浮块 10可随着涨潮与退 潮而升降， 从而使浮块的高度位置产生变化。 在本实施例中， 假设浮块 10的高度位置变 化的最大值即为海平面的最高位置 H2与最低位置 HI之间的高度差值11。

传动装置 20连接于浮块 10以将潮汐的作用力转换为位能。详细而言， 本实施例的传 动装置 20包括第一液压单元 22、 第二液压单元 23、 连接管体 24及杠杆 21， 其中连接管 体 24连接于第一液压单元 22与第二液压单元 23之间。

第一液压单元 22具有用以容纳工作液体 F的第一缸筒 220及置于第一缸筒 220内的 第一活塞 221。 在一实施例中， 第一活塞 221包括一受力部 221a及一施力部 221b， 其中 施力部 221b的其中一侧接触工作液体 F， 另一侧连接于受力部 221a。 另外， 第一液压单 元 22还包括一位于第一缸筒 220的内壁面的止挡件 （图未示） ， 以挡止第一活塞 221于 一最低位置。

请先参照图 1B， 第二液压单元 23具有一第二缸筒 230及一置于第二缸筒 230内的第 二活塞 231。第二缸筒 230与第一缸筒 220的内部空间可通过连接管体 24相互连通，从而 允许工作液体 F可由第一液压单元 22流向第二液压单元 23。

如图 1A与图 1B所示， 本实施例的连接管体 24还包括一控制阀 VI。 据此， 当第一 液压单元 22的第一活塞 221受压而将工作液体 F挤入第二液压单元 23时，可以将控制阀 VI关闭以防止工作液体 F回流至第一液压单元 22。

杠杆 21具有第一端 21a、与第一端 21a相反的一第二端 21b以及位于第一端 21a与第 二端之间的支点 21c。 在本实施例中， 杠杆 21的第一端 21a是可活动地连接于浮块 10， 而第二端 21b是枢接于第一液压单元 22的第一活塞 221。 请参照图 1A与图 IB, 当退潮 或涨潮时，潮汐的作用力会带动浮块 10升降，从而带动杠杆 21的第一端 21a与第二端 21b 相对于支点 21c顺时针或逆时针转动。 在一实施例中， 杠杆 21的第一端 21a是枢接于浮 块 10。 在另一实施例中， 杠杆 21的第一端 21a可通过一绳索连接于浮块 10， 以避免因海 浪波动而改变运送槽 30的位置。

接着，详细说明本实施例的传动装置 20配合潮汐的作用力的作动方式。请参照图 1 A, 当开始涨潮时， 海平面由最低位置 Η 逐渐上升至最高位置 H2， 从而使浮块 10上升， 并 带动杠杆 21的第一端 21a与第二端 21b相对于支点 21c逆时针转动。 此时， 杠杆 21的第 二端 21b会推动第一液压单元 22的第一活塞 221向下压， 以使第一缸筒 220内的工作液 体 F经由连接管体 24流向第二缸筒 230内，并推动第二液压单元 23的第二活塞 231上升。 在第二液压单元 23的第二活塞 231被工作液体 F推至最高点后， 可以将控制阀 VI关闭 以防止工作液体 F回流至第一液压单元 22。

当开始退潮时， 海平面由最高位置 H2逐渐降低至最低位置， 从而带动浮块 10下降， 并带动杠杆 21的第一端 21a与第二端 21b相对于支点 21c顺时针转动。 此时， 打开控制 阀 VI , 且杠杆 21的第一端 21a会拉动第一液压单元 22的第一活塞 221上升。 由于第二 液压单元 23的工作液体 F的液面高度高于第一液压单元 22的工作液体 F的液面高度。通 过连通管原理， 真空作用以及运送槽 30的重量， 可使工作液体 F由第二液压单元 23流回 第一液压单元 22， 并使第二活塞 231降低至最低行程的位置。

据此， 潮汐的作用力通过浮块 10及传动装置 20， 可被转换成位能， 用以将物品运送 至高处。 在本实施例中， 运送槽 30连动于传动装置 20， 以将多个固状颗粒 S由低处输送 至高处。

详细而言， 请参照图 1A， 运送槽 30设置于第二活塞 231的顶部， 并盛载多个固状颗 粒 S。 前述的固状颗粒 S可以是铁砂或是矿石。

请参照图 1B， 当浮块 10通过潮汐的作用力上升时， 通过传动装置 20可带动运送槽 30上升至一第一位置 PI。 相反地， 当浮块 10通过潮汐的作用力下降时， 通过传动装置 20可带动运送槽 30下降至第二位置 P2， 以回收固状颗粒8。 前述固状颗粒 S被回收至运 送槽 30的过程将于后文中详细说明。

要说明的是，运送槽 30将固状颗粒 S运送至第一位置 P1后，会将固状颗粒 S传送至 上容置槽 40内暂存。 在一实施例中， 运送槽 30具有一倾斜底部 301及朝向上容置槽 40 的阀门 302。

另外， 上容置槽 40是邻近于第一位置 P1设置， 且上容置槽 40相对于地面的高度低 于第一位置 P1相对于地面的高度。当运送槽 30被升高至第一位置 P1时，可开启阀门 302 以使固状颗粒 S朝上容置槽 40滑动并掉落于上容置槽 40内。在其他实施例中， 潮汐发电 系统可还包括一连通于上容置槽 40与运送槽 30之间的输送管 （未图示） ， 使固状颗粒 S 通过输送管落入上容置槽 40内。

上容置槽 40下方设有至少一发电机组 50， 当上容置槽 40释放固状颗粒 S时， 可驱 动发电机组 50产生电力。 详细而言， 本实施例中， 在上容置槽 40底部设有至少一出料口 401及对应于出料口 401设置的活动门 402， 以释放上容置槽 40内的多个固状颗粒 S。

请再参照图 1B， 进一步而言， 发电机组 50包括基座 51、 发电马达 52、 多个臂部 53 以及多个叶部 54, 其中发电马达 52架设于基座 51上， 而多个臂部 53设置于发电马达 52 上以带动发电马达 52旋转。 发电马达 52相对于地面的高度位置是高于第二位置 P2。 多 个叶部 54分别设于多个臂部 53的末端以装载由上容置槽 40所释放的固状颗粒 S。

详细而言， 在每一个叶部 54被转动至对准出料口 401的位置时， 上容置槽 40底部的 活动门 402可被开启， 以使固状颗粒 S由上容置槽 40流向叶部 54。 随后， 叶部 54所盛 载的固状颗粒 S的重力会通过所对应的臂部 53带动发电马达 52转动， 而产生电力。在一 实施例中， 上容置槽 40下方的活动门 402是被间歇地开启及关闭， 以依序使固状颗粒 S 被装载至每一个经过出料口 401下方的叶部 54。

进一步而言， 上容置槽 40可设有一感测单元 （未图示） 及与感测单元电性连接的一 开关单元 （未图示） 。

感测单元可检测叶部 54是否通过活动门 402下方的一预定位置， 而开关单元用以控 制活动门 402的开启与闭合以及固状颗粒 S的流动量。 当感测单元感测叶部 54位于预定 位置时， 开关单元控制活动门 402开启， 以使固状颗粒 S通过出料口 401下落至叶部 54。 当感测单元感测到叶部 54受固状颗粒 S的重力而转动并离开预定位置时， 开关单元控制 活动门 402遮闭出料口 401。 另外， 开关单元可通过控制活动门 402来控制出料口 401的大小， 来控制固状颗粒 S 的流动量， 以进一步控制发电马达 52的转速， 以及控制发电马达 52在单位时间内输出的 电量。 前述的流动量是指单位时间内通过出料口 401的固状颗粒 S的重量。

举例而言， 可设定在用电量较高的尖峰时段， 开关单元控制活动门 402完全开启， 以 增加固状颗粒 S的流动量。 此时， 发电马达 52转动的速度加快， 而可在单位时间内输出 较大的电力。 在用电量较低的离峰时段， 开关单元控制活动门 402遮蔽部分出料口 401， 使固状颗粒 S的流动量降低， 从而降低发电马达 52转动的速度， 以在单位时间内输出较 少的电力， 可减少设备损耗。

据此， 相较于己知的水力或风力发电系统， 本发明实施例的潮汐发电系统可通过感测 单元与开关单元控制固状颗粒 s 的流动量， 并根据不同的时段的用电量来控制输出的电 量， 而可提高能源的使用效率。

请参照图 2， 显示本发明另一实施例的潮汐发电系统的示意 图。 在本实施例中， 潮汐 发电系统 1可还包括多个发电机组 50， 设置于上容置槽 40的下方， 以在相同时间内输出 更多电力。 因此， 本实施例的上容置槽 40的下方也对应于这些发电机组 50的设置位置而 设有多个出料口 401及活动门 402。 另外， 通过控制不同出料口 401的活动门 402的开启 与关闭， 可根据欲输出的电量使上述这些发电机组 50个别运作、 其中一部分同时运作或 是整体同时运作， 本发明中并不限制。

接着， 进一步说明本发明实施例的潮汐发电系统利用 潮汐的作用力发电的流程。请先 参照图 3。 图 3为本发明实施例的潮汐发电系统的固状颗粒� �传送至上容置槽的示意图。

当涨潮时， 潮汐的作用力使浮块 10上升， 进而通过传动装置 20带动已装载固状颗粒

S的运送槽 30上升至第一位置 Pl。 当运送槽 30位于第一位置 PI时， 开启阀门 302以使 运送槽 30内的固状颗粒 S流向上容置槽 40中。

接着， 请参照图 4。 图 4为本发明实施例的潮汐发电系统的固状颗粒� �传送至每一个 叶部的示意图。 上容置槽 40下方的活动门 402配合发电机组 50的叶部 54经过的时间点 开启， 使上容置槽 40内储存的固状颗粒 S由出料口 401流向叶部 54。 当叶部 54因装载 固状颗粒 S而导致重量超过一预定值时， 叶部 54及固状颗粒 S的重力所产生的重力矩， 使叶部 54相对于一轴心转动， 并通过臂部 53带动发电马达 52旋转， 以输出电力。

请参照图 5及图 6。 图 5为本发明实施例的潮汐发电系统的固状颗粒� �传送至下容置 槽的示意图。 图 6为本发明实施例的潮汐发电系统的固状颗粒� �复至初始位置的示意图。 当装载固状颗粒 S的叶部 54转动至一预定位置时，叶部 54内的固状颗粒 S会再被回收至 运送槽 30。 前述的预定位置可以是叶部 54旋转过程中的最低位置。

请参照图 5， 在本发明实施例中， 潮汐发电系统 1还包括下容置槽 60。 下容置槽 60 相对于地面的高度位置低于发电马达 52相对于地面的高度位置，并且下容置槽 60的高度 位置高于运送槽 30的第二位置 P2，以暂存由每一个叶部 54回收的固状颗粒 S。详细而言， 每一个叶部 54可通过释放机构， 使叶部 54内的固状颗粒 S进入下容置槽 60。 释放机构 可以是在叶部 54设置一活动门 （图略） ， 或者在发电系统设置一使叶部 54可倾斜的装置 (如图 5的横杆） ， 以使叶部 54内的固状颗粒 S倒入下容置槽 60内。

请参照图 6， 本实施例的下容置槽 60具有一倾斜底面 601以及一朝向运送槽 30的活 动阀 602。 当退潮时， 浮块 10受潮汐的作用力而下降， 此时， 开启控制阀 VI， 使第二缸 筒 230内的工作液体 F通过真空作用以及运送槽 30的重量流入第一缸筒 220内。换言之， 通过传动装置 20， 可带动运送槽 30降低至第二位置 P2。 此时， 开启下容置槽 60的活动 门 602， 以将暂存于下容置槽 60内的多个固状颗粒 S再移至运送槽 30。待下一次涨潮时， 运送槽 30可再被升高至第一位置 Pl， 并重复图 3至图 6的流程。

本实施例中，设置下容置槽 60的优点是可以配合运送槽 30回到第二位置 P2的时间， 再将固状颗粒 S转移至运送槽 30内。 请参照图 7A及图 7B。 图 7A为本发明另一实施例 的潮汐发电系统在涨潮时的示意图。 图 7B为本发明图 7A所示的潮汐发电系统在退潮时 的示意图。

请参照图 7A，本实施例的潮汐发电系统 2也包括浮块 10、传动装置 20'、运送槽 30、 上容置槽 40以及发电机组 50。本实施例中和图 1A的实施例相同的元件采用相同的标号。

承上所述， 在本实施例中， 传动装置 20， 包括滑轮组 250以及吊绳 253。 滑轮组 250 包括多个滑轮， 而吊绳 253连接于运送槽 30以及浮块 10之间， 并套设于多个滑轮上。

详细而言， 请参照图 7A， 本实施中， 在浮块 10的底部设有多个动滑轮 251 , 并在一 固定壁 （未标号） 上设有多个定滑轮 252。 吊绳 253可以是钢缆， 套设于动滑轮 251与定 滑轮 252上， 并用以吊送运送槽 30。然而， 滑轮组 250的选择与设置方式并不限于本实施 例， 也可以依照实际情况配合其他己知的元件来达 到相同效果， 本发明并不限制。

请参照图 7A，在涨潮时，浮块 10受潮汐的作用力而上升，从而提供吊绳 253—拉力， 而可将运送槽 30吊送至较高处的第一位置 Pl。 承上所述， 通过开启阀门 302， 可使运送 槽 30内所装载的固状颗粒 S流向上容置槽 40内， 并用来带动发电马达 52转动以提供电 力。 固状颗粒 S带动发电马达 52转动的详细流程和前一实施例相同， 在此不再赘述。

请参照图 7B， 当退潮时， 浮块 10受潮汐的作用力而下降， 驱使吊绳 253将运送槽 30 下降至第二位置 P2， 以回收固状颗粒8。 在本实施例中， 下容置槽 60设置于发电马达 52 与第二位置之间。 下容置槽 60可接收由叶部 54所倒入的固状颗粒 S， 并在运送槽 30下 降至第二位置 P2时， 开启下容置槽 60的活动阔 602， 可将暂存的固状颗粒 S再倒入运送 槽 30中。

请参照图 8A及图 8B。图 8A为本发明另一实施例的潮汐发电系统在退潮� ��的示意图。 图 8B为本发明另一实施例的潮汐发电系统在涨潮� ��的示意图。 在本实施例中， 传动装置 20 ' 也包括滑轮组 250及至少一连动元件。

在本实施例中， 连动元件包括吊绳 253a、 253b, 且滑轮组 250包括多个滑轮。其中一 吊绳 253a连接于滑轮组 250 ' 以及浮块 10之间， 另一条吊绳 253b则套设于多个滑轮上， 并连接于运送槽 30。

在本实施例中， 滑轮组 250也括多个动滑轮 251及多个定滑轮 252， 但动滑轮 251与 定滑轮 252的设置方式和图 7A所示的实施例不同。 详细而言， 在图 8A中， 浮块 10是通 过吊绳 253a悬吊于滑轮组 250下方。

如图 8A所示， 当退潮时， 通过浮块 10本身的重力以及潮汐作用力， 通过吊绳 253a 连动使动滑轮 251下降。此时， 动滑轮 251通过吊绳 253b拉动运送槽 30上升至第一位置 Pl。

请参照图 8B， 当涨潮时， 浮块 10受潮汐作用力而上升时， 通过吊绳 253a带动动滑 轮 251上升， 从而放长吊绳 253b， 使运送槽 30可下降至第二位置 P2。

在本实施例中， 虽然使用两条吊绳 253a、 253b, 但本发明技术领域的普通技术人员经 由说明书的内容应可了解， 也可以只利用一条吊绳 253a来达成相同的效果。 另外， 在其 他实施例中， 连动元件也可以是连杆、 齿轮或者是皮带等已知的元件， 本发明实施例中的 吊绳并不能用来限制本发明。

基于上述实施例， 只要传动装置能在退潮或涨潮时， 使运送槽上升至第一位置 P I , 传动装置的结构并不限制在本发明所提供的实 施例，也可以根据实际需求采用其他技术手 段。

接着， 请参照图 9A, 显示本发明另一实施例的潮汐发电系统的示意 图。 本实施例和 图 1A所示的实施例的运作原理大致相同， 然而， 在不同的地区及不同的周期， 潮差 H也 有所不同。 因此， 在图 9A的实施例中， 传动装置 20还包括一卸油槽 25 , 其中卸油槽 25 通过一连通管 26连通于第一液压单元 22的第一缸筒 220， 以调节第一缸筒 220内的工作 液体 F的液体量。 另外， 在连通管 26上设有一调节阀 V2。 当潮差 H增加时， 开启调节阀 V2以使部份 工作液体 F由第一缸筒 220流入卸油槽 25中储存。 当潮差 H减少时， 再将卸油槽 25中 的工作液体 F1抽回第一缸筒 220内。 据此， 第一缸筒 220内的工作液体 F的液体量可通 过卸油槽 25来调节， 从而使第一活塞 221升降的行程可被控制在特定的范围内， 并进而 可控制第二活塞 231上升的高度。

此外， 也可通过其他方式来控制第一活塞 221升降的行程。 请参照图 9B， 显示本发 明又一实施例的潮汐发电系统的示意图。在图 9B中， 杠杆 21的支点 21c是可移动地设置 于第一端 21a与第二端 21b之间。 详细而言， 在本实施例中， 传动装置 20还包括一滑轨 210, 而支点 21c通过电动滑轮 21 1设置于滑轨 210上。 当潮差 H过大时， 支点 21c被电 动滑轮 21 1带动， 而朝第二端 21b移动， 而当潮差 H过小时， 支点 21c被电动滑轮 21 1 带动而朝向第一端 21a移动。据此，可使第一活塞 221升降的行程尽可能不受潮差的影响， 而被控制在预定范围内。前述电动滑轮 211移动的距离可通过一控制单元根据潮差 H的变 化而控制。

此外， 使杠杆 21的支点 21c是可移动地设置于第一端 21a与第二端 21b之间的方式 也可以利用其他方式， 并不限制于上述的实施例。

本发明具有以下有益效果： 本发明通过潮汐的作用力使浮块的高度位置产 生变化， 带 动传动装置将潮汐的作用力转换为固状颗粒的 位能，再利用固状颗粒的重力带动发电马达 旋转， 以提供电力。 藉此， 可提供一种较为稳定且环保的发电方式， 可减少季节或气候因 素对发电量的影响。

以上所述仅为本发明的优选可行实施例， 凡依本发明权利要求所做的均等变化与修 饰， 皆应属本发明的涵盖范围。