TW202516102A - 風力裝置 - Google Patents

Abstract

本創作提出一種風力裝置，其具有一外殼及至少一轉換組件。外殼具有一高度方向、一寬度方向、一前側、一後側、一入風口、及一出風口。轉換組件包含一導引板及複數個第一風機。導引板從外殼的前側延伸至後側，導引板具有一後端及一前端，後端的位置高於前端。導引板形成有複數個溝槽。第一風機分別設置於溝槽。各第一風機具有一轉軸及複數個扇葉。在任意兩第一風機中，距離入風口較遠的第一風機之一扇葉尺寸大於距離入風口較近的另一第一風機之扇葉尺寸，藉此本創作中的轉換組件能導引並集中氣流，而更有效且完整地利用氣流中所蘊含的能量。

Description

風力裝置

本創作是關於一種風力裝置，尤其是關於一種具有多個風機設置於一流道內的風力裝置。

一般而言，現有技術中的風洞形式的風力裝置具有一風洞及設置於該風洞中的多個風機，如同中國第CN101109364A號專利、第CN114183304A號專利、及第CN1858442A號專利中所描述的風力裝置，其具有多個相同的風機，該等風機以成串的形式設置且彼此之間高度相等；然而，在風洞中，位在前方的風機會使氣流的強度減弱，使得氣流難以有效率地推動位在後方的風機，因此這種風機設置的形式將使得風力裝置整體運作的效率低落，能量轉換的比率較低。

在某些設計中則會嘗試擴大風洞的截面，在風機的扇葉及風洞的內壁面之間維持一定距離，藉此維持氣流的強度；但因為風機的扇葉尺寸都一樣，當氣流進入風洞後，在扇葉及內壁面之間這個區間的氣流將無法接觸到任何一台風機的扇葉，最終直接流出風洞，導致了這一部分氣流的動能沒有被有效地利用，而白白浪費。

由此可知，現有技術中的風力裝置，具有改進的必要。

本創作的主要目的在於，提出一種風力裝置，其能夠更有效率地利用一氣流所含的能量。

為達成上述目的，本創作所提出的風力裝置包含： 一外殼，該外殼具有： 一高度方向、一寬度方向、一前側及一後側，該前側及該後側位於相對的兩端部； 一入風口，其形成於該外殼的該前側； 一出風口，其形成於該外殼，且鄰近於該外殼的該後側；以及 一腔室，其形成於該外殼內，且該腔室連通該入風口及該出風口；以及 至少一轉換組件，其設置於該外殼內，且各該至少一轉換組件具有： 一導引板，其位於該腔室內，該導引板連接於該外殼在該寬度方向上的相對兩內壁面，且該導引板從該外殼的該前側延伸至該外殼的該後側；該導引板具有： 一前端及一後端，其分別位於該導引板的相對兩端，該前端鄰近於該外殼的該前側，且該後端鄰近於該外殼的該後側；其中，在該高度方向上，該後端的位置高於該前端的位置； 複數溝槽，其形成於該導引板，該等溝槽沿該導引板的延伸方向設置，且該等溝槽彼此之間間隔設置，各該溝槽的相對兩端分別沿該外殼的該寬度方向延伸至該外殼的該相對兩內壁面；以及 複數第一風機，其分別位於該等溝槽的位置，各該第一風機的上半部凸出於該導引板；各該第一風機具有： 一轉軸，其位於該溝槽，該轉軸沿該寬度方向延伸並連接於該外殼；以及 複數扇葉，其沿該轉軸的周向方向連接於該轉軸，且該等扇葉彼此之間間隔設置； 其中，各該第一風機的該等扇葉沿該轉軸的一徑向方向上之長度定義為一扇葉尺寸，且在任意兩該第一風機中，距離該入風口較遠的該第一風機之該扇葉尺寸大於距離該入風口較近的另一該第一風機的該扇葉尺寸；其中一該第一風機的該轉軸的其中一端延伸至該外殼之外。

因此，本創作的優點在於，藉由導引板導引並集中氣流，而能增強氣流的強度以驅動多個第一風機。此外，多個第一風機的設置位置及扇葉尺寸的配置也能使各第一風機的扇葉接觸到整個導引板至外殼的頂部之間截面的氣流，藉此更完全地利用氣流所含的能量。

如前所述之風力裝置，其中該出風口形成於該外殼的該後側。

如前所述之風力裝置，其中該外殼具有相對兩側面部，各該側面部連接該前側及該後側；該出風口形成於其中一該側面部。

如前所述之風力裝置，其進一步具有複數濾網，其分別設置於該外殼且位於該入風口及該出風口的位置。

如前所述之風力裝置，其進一步具有一第二風機，其設置於該外殼且位於該出風口的位置。

如前所述之風力裝置，其中各該第一風機進一步具有二軸承，其設置於該轉軸，且該二軸承連接於該外殼。

如前所述之風力裝置，其進一步具有一發電機，其連接於其中一該第一風機的該轉軸。

如前所述之風力裝置，其中該轉換組件的數量為複數個，且該腔室具有一連通部，該連通部鄰近於該外殼的該後側，該連通部連通各該轉換組件之間的空間。

首先請參考圖1至圖3，本創作所提出的一風力裝置的第一實施例包含一外殼10、一轉換組件20、以及複數發電機30。外殼10具有一高度方向H及一寬度方向W、一前側11、及一後側12，外殼10具有一入風口13、一出風口14、二側面部15、複數濾網16、及一腔室17。

前側11與後側12分別位於外殼10相對的兩端部，在本實施例中，外殼10為一長方體，而前側11及後側12為該長方體的其中兩相對面，但並不以此為限，外殼10的形狀可依需求調整。入風口13形成於外殼10的前側11，在本實施例中，入風口13的面積與前側11的面積一樣大，但並不以此為限。

出風口14形成於外殼10，且鄰近於外殼10的後側12；具體而言，外殼10具有相對的兩側面部15，且各側面部15連接前側11及後側12。本實施例中，外殼10具有兩個出風口14，且兩出風口14分別形成於兩側面部15鄰近於後側12的位置，但不以此為限；例如在其他實施例中，外殼10可僅具有一出風口14，且出風口14形成於外殼10的其中一側面部15；或者出風口14形成於外殼10的後側12。此外，在本實施例中，出風口14的面積小於入風口13的面積，且出風口14鄰近於外殼10的頂部，但並不以此為限，出風口14的位置可依需求調整；舉例而言，在其他實施例中，出風口14的位置可鄰近於外殼10的底部，或位於後側12沿高度方向H的中央，或位在外殼10的其他位置。

在本實施例中，外殼10具有多個濾網16，各濾網16分別設置於入風口13及出風口14的位置，但並不以此為限，亦可不設置濾網16，或濾網16的位置可依使用者需求作改變。

腔室17形成於外殼10的內部，且腔室17連通入風口13及出風口14，藉此一氣流能經由入風口13流入，經過腔室17，再從出風口14流出。

轉換組件20設置於外殼10內，且轉換組件20包含一導引板21及複數個第一風機22。

導引板21設置於腔室17內，導引板21連接於外殼10在寬度方向W上的相對兩內壁面，且導引板21從外殼10的前側11延伸至後側12。導引板21具有一前端211，一後端212，及複數個溝槽213。

前端211及後端212分別為導引板21的相對兩端，且前端211的位置鄰近於外殼10的前側11，而後端212的位置鄰近於外殼10的後側12；其中，後端212在高度方向H上的位置較前端211在高度方向H上的位置高。具體而言，一流道形成於導引板21及外殼10的內側頂部之間，且導引板21係傾斜設置，藉此所述流道的截面積沿導引板21的前端211至後端212的方向呈現漸縮。

各溝槽213形成於導引板21，各溝槽213沿導引板21的延伸方向彼此間隔設置。具體而言，多個溝槽213沿導引板21的前端211至後端212的方向間隔設置。各溝槽213的相對兩端分別沿外殼10的寬度方向W延伸至外殼10的相對兩內壁面。

多個第一風機22分別設置於外殼10並位於溝槽213，各第一風機22具有一轉軸221及複數個扇葉222。在本實施例中，各第一風機22的上半部向上凸出於導引板21；換句話說，第一風機22的轉軸221與導引板21等高，但並不以此為限。此外，本實施例中的各第一風機22為垂直軸風機。

轉軸221的兩端可轉動地連接於外殼10，轉軸221位於溝槽213的位置且沿寬度方向W延伸；扇葉222沿轉軸221的周向方向連接於轉軸221，且扇葉222彼此之間間隔設置。在本實施例中，各第一風機22之轉軸221的兩端都延伸至外殼10之外，但並不以此為限；例如在其他實施例(圖示中未示)中，可僅有其中一第一風機22的轉軸221的其中一端延伸至外殼10之外，且以一連接件(例如一皮帶)連接所有的第一風機22，以集中於其中一第一風機22之轉軸221輸出轉換的能量。

在本實施例中，各扇葉222沿寬度方向W朝外殼10的相對兩內壁面延伸；此外，各扇葉222具有一受風面，且當扇葉222隨轉軸221轉動至最高位置時，該受風面朝向入風口13。

第一風機22的扇葉222沿轉軸221之徑向方向上之長度定義為一扇葉尺寸，且在任意兩第一風機22中，距離入風口13較遠的第一風機22之扇葉尺寸大於距離入風口13較近的另一第一風機22之扇葉尺寸；換句話說，各第一風機22具有不同的扇葉尺寸，且第一風機22由入風口13開始依照一漸增的扇葉尺寸之順序，往出風口14的方向設置。

在本實施例中，各第一風機22可具有兩軸承223，各軸承223設置於轉軸221，且連接於外殼10。具體而言，兩軸承223分別連接於外殼10的相對兩側面部15，藉此兩軸承223支撐轉軸221。

在本實施例中，各第一風機22的轉軸221連接有一發電機30，藉此第一風機22能驅動發電機30產生電力，但並不以此為限。在其他實施例中，第一風機22的轉軸221可連接其他種類的裝置，例如一齒輪組或一發熱機等。

本創作的風力裝置可更具有一第二風機23，其設置於外殼10位於出風口14的位置。在本實施例中，第二風機23為一水平軸風機而具有一轉軸及複數個扇葉，各扇葉的迎風面朝向外殼10的內部，且轉軸從出風口14伸出至外殼10的外部，但並不以此為限；在其他實施例中，第二風機23可不為水平軸風機，或風力裝置不具有第二風機23。

使用本創作的風力裝置時，氣流經由入風口13流入腔室17，接著沿導引板21流動。由於流道的截面積從導引板21的前端211至後端212的方向漸縮，氣流在流動的過程中會被集中，而根據流體的連續體方程式可知，氣流被集中後將會加速，而能具備足夠強度驅動在流道中相對於入風口13位置較遠的第一風機22，藉此氣流中的能量能較完整且有效率地被利用。

由於各第一風機22依照漸增的扇葉尺寸之順序，從導引板21的前端211至後端212排列，使多個第一風機22能接觸到整個流道截面的氣流，所以本創作的風力裝置能有效地利用氣流中所蘊含的能量；此外，不同於先前技術中的風機彼此等高排列，本創作的第一風機22沿傾斜的導引板21設置，而能夠減少位置在前的第一風機22對位置在後的第一風機22所造成的影響。

最後，當氣流抵達出風口14，氣流能驅動第二風機23，藉此完整地利用氣流所蘊含的能量。在本實施例中，風力裝置係設置於一大樓，所以外殼10的後側12連接於大樓的外牆，故出風口14位於外殼10的側面部15，所以第二風機23使用水平軸風機以因應氣流的流向，但並不以此為限；在其他出風口14位於外殼10之後側12的實施例中，第二風機23可採用如同第一風機22一樣的垂直軸風機。

接著請參考圖4及圖5，本創作的風力裝置的第二實施例與第一實施例類似，而主要差別在於第二實施例具有三個轉換組件20設置於外殼10A之內。三個轉換組件20沿高度方向H設置於腔室17A中，藉此風力裝置的第二實施例能接觸從一更大的入風口13A所流入的氣流，進而能轉換更多的能量。此外，轉換組件20的數量不限於三個，例如在其他實施例中，風力裝置可具有兩個轉換組件20，或具有多於三個轉換組件20。

在本實施例中，腔室17A其中一部分形成一連通部171A，連通部171A的位置鄰近於外殼10A的後側12A，且連通部171A連通各轉換組件20之間的空間。各轉換組件20的導引板21不延伸至連通部171A，所以氣流能沿連通部171A向上流動，然後通過鄰近於外殼10A之頂部的出風口14流出。藉由連通部171A，由多個導引板21所導引的多股氣流能集中成單股氣流而提升強度以驅動第二風機23。

綜上所述，本創作的風力裝置中，藉由轉換組件20的導引板21的斜向設置，使流道的截面漸縮，藉此能使氣流集中；此外，依照扇葉尺寸漸增順序設置的多個第一風機22，配合導引板21，能接觸到整個流道截面的氣流，而能更完整地利用氣流中所蘊含的能量。

10,10A:外殼 11:前側 12,12A:後側 13,13A:入風口 14:出風口 15:側面部 16:濾網 17,17A:腔室 171A:連通部 20:轉換組件 21:導引板 211:前端 212:後端 213:溝槽 22:第一風機 221:轉軸 222:扇葉 223:軸承 23:第二風機 30:發電機 H:高度方向 W:寬度方向

圖1為本創作之第一實施例的外觀示意圖。 圖2為本創作之第一實施例的側視剖面示意圖。 圖3為本創作之第一實施例的轉換組件的外觀示意圖，其未包含第二風機，且顯示了連接於轉換組件的發電機。 圖4為本創作之第二實施例的外觀示意圖。 圖5為本創作之第二實施例的側視剖面示意圖。

10:外殼

11:前側

12:後側

13:入風口

14:出風口

16:濾網

17:腔室

20:轉換組件

21:導引板

211:前端

212:後端

22:第一風機

221:轉軸

222:扇葉

223:軸承

H:高度方向

Claims (8)

1. 一種風力裝置，其包含： 一外殼，該外殼具有： 一高度方向、一寬度方向、一前側及一後側，該前側及該後側位於相對的兩端部； 一入風口，其形成於該外殼的該前側； 一出風口，其形成於該外殼，且鄰近於該外殼的該後側；以及 一腔室，其形成於該外殼內，且該腔室連通該入風口及該出風口；以及 至少一轉換組件，其設置於該外殼內，且各該至少一轉換組件具有： 一導引板，其設置於該腔室內，該導引板連接於該外殼在該寬度方向上的相對兩內壁面，且該導引板從該外殼的該前側延伸至該外殼的該後側；該導引板具有： 一前端及一後端，其分別位於該導引板的相對兩端，該前端鄰近於該外殼的該前側，且該後端鄰近於該外殼的該後側；其中，在該高度方向上，該後端的位置高於該前端的位置； 複數溝槽，其形成於該導引板，該等溝槽沿該導引板的延伸方向設置，且該等溝槽彼此之間間隔設置，各該溝槽的相對兩端分別沿該外殼的該寬度方向延伸至該外殼的該相對兩內壁面；以及 複數第一風機，其分別位於該等溝槽的位置，各該第一風機的上半部凸出於該導引板；各該第一風機具有： 一轉軸，其位於該溝槽，該轉軸沿該寬度方向延伸並連接於該外殼；以及 複數扇葉，其沿該轉軸的周向方向連接於該轉軸，且該等扇葉彼此之間間隔設置； 其中，各該第一風機的該等扇葉沿該轉軸的一徑向方向上之長度定義為一扇葉尺寸，且在任意兩該第一風機中，距離該入風口較遠的該第一風機之該扇葉尺寸大於距離該入風口較近的另一該第一風機的該扇葉尺寸；其中一該第一風機的該轉軸的其中一端延伸至該外殼之外。
2. 如請求項1所述之風力裝置，其中： 該出風口形成於該外殼的該後側。
3. 如請求項1所述之風力裝置，其中： 該外殼具有相對兩側面部，各該側面部連接該前側及該後側；該出風口形成於其中一該側面部。
4. 如請求項1至3中任一項所述之風力裝置，其進一步具有： 複數濾網，其分別設置於該外殼且位於該入風口及該出風口的位置。
5. 如請求項1至3中任一項所述之風力裝置，其進一步具有： 一第二風機，其設置於該外殼且位於該出風口的位置。
6. 如請求項1至3中任一項所述之風力裝置，其中各該第一風機進一步具有： 二軸承，其設置於該轉軸，且該二軸承連接於該外殼。
7. 如請求項1至3中任一項所述之風力裝置，其進一步具有： 一發電機，其連接於其中一該第一風機的該轉軸。
8. 如請求項1至3中任一項所述之風力裝置，其中： 該轉換組件的數量為複數個；且 該腔室具有一連通部，該連通部鄰近於該外殼的該後側，該連通部連通各該轉換組件之間的空間。