100学年度专题论文发表太阳能电力辅助具导流加速功能片履带打水机课件

1、100學年度專題論文發表太陽能電力輔助具導流加速功能片履帶打水機之製作指導老師: 蕭倨南 老師 學生: 周昱良第1页，共18页。摘要 綠色是全球必須面對的問題，而生質能、太陽能、氫能等地球得以永續的能源，本文觀察水產養殖池位處日照充足區，其曝氣打水車可利用太陽能以減少對台電的用電量。而為使打水車的揚水方式和機構，與習知者有所差異，乃設計具三角形運動軌跡的履帶鏈，在鏈上裝置有利用白努利原理的推水片，推水片為一倒三角形的槽板和一擋水板所構成，整個履帶式揚水機械位在可注水調整深淺的矩形斷面浮筒上。第2页，共18页。前言綠色議題探討 全球正共同面臨兩大迫在眉睫的問題能源枯竭與溫室效應。各國政府均投入大

2、量人力、物力發展綠色能源。其中，太陽能因不受地理環境限制、技術發展相對成熟，並具永續利用等特質，成為全球優先發展的綠色能源。能源探討 能源可說是經濟發展及社會進步的原動力，舉凡工業發展，交通運輸及人民生活一切活動，均與能源有關。再生能源是利用太陽、風力、地熱、生質、海洋等所產生的天然能源，此類能源與石化能源(煤、天然氣、石油)相較，具有低環境污染、可循環利用等優點。就台灣目前的現況而言，風力和太陽能是具有潛力的新興能源，但風力因噪音問題只適合設在偏遠人口稀少地區，且一定要大規模的設立，否則經濟效益不高，如台塑麥寮風力發電。第3页，共18页。太陽能電池種類 太陽能電池的種類有單晶矽及非晶矽、多結

3、晶矽三大類，而目前市場應用上大多為單晶矽及非晶矽。 單晶矽為市場最普遍，多用於發電廠、充電系統、道路照明系統及交通號誌，所發電力與電壓範圍廣，轉換效率高，使用年限長。非晶矽為目前成本最低，且無需封裝，生產也最快，產品種類多，但成本也最高。多晶矽的電池效率較單晶低，因製成較簡單成本也比較低廉比單晶便宜20% ，大多使用在低功率的電力應用系統上。第4页，共18页。目的 本創作的構想是太陽能電力可用在何處？思及目前魚產養殖池位在日照充足的地方，而所用於曝氣功能的打水機構，卻未加利用太陽能電力，固以養殖場曝氣打水機為標地，構思如何改變打水機構造連結太陽能輔助太陽能動力。第5页，共18页。專利檢索 本創

4、作至臺灣智財局系統進行專利檢索，而檢索標地為兩大方向，分別是太陽能在打水車動力的應用和打水車機械的構造：太陽能在打水車動力的應用 專利名稱光能水車裝置:具有接收光照並輸出電源之太陽能板，和接受該光能輸出之電源的馬達及接受太陽能板輸出之電源的充電電池，且太能板與充電電池間應接一個以防止充電電池之電源回流至太陽能板的控制器。 第6页，共18页。打水車機械的構造履帶式打水機構 專利名稱一種多盆的履帶式水車結構: 水車的結構，設有一個發電機室， 內部構造由鏈輪組跟水盆組組成。 而鏈條越長水盆越多則推力越大， 則能帶動越大發電機發電 發電裝置是設置發電機室內， 電控裝置則設置於使用端， 整合控制發裝置所

5、產生的電能， 控制電力安全，輸出電能。第7页，共18页。漿葉式打水機構 常用於水產養殖場中，對池水進行擾動循環、曝氣增氧，以增加養殖場含氧量的機械。一.專利名稱養殖用供氧打水車之新型結構 :如圖，波動水流並導引產生漩渦同時和經由氧入孔進入之氧氣，藉以漩渦產生之離心力增加水流擴散面積及供氧目的。第8页，共18页。二.專利名稱兼具排水功能之養殖用供氧打水車結構 :如圖，出水管上端有一具外螺紋之孔柱，而導管一端呈透空状另端為密閉状且該端管壁具二供氧入孔，當該水車於供氧或排水不同作業時套件則以滑移至導管適當之一端，再行與出水管之孔柱螺合。 第9页，共18页。三.專利名稱養殖用打水車之新型結構 :如圖，

6、錐環體周緣等分均設諸多具呈板狀之螺旋葉片，錐環體與扇葉片之間距洽可區隔成數道螺旋導孔，達到撥動水流螺旋向上使池水呈漩渦噴流，且產升氣泡打入氧氣之目的 。第10页，共18页。四.專利名稱打水車之十字接頭構造改良 :如圖，十字街頭構造，是用硬度較高之硬橡膠一體成形所製，藉由水車的轉軸旋轉，經由十字街頭的傳動，快速得帶動葉片之旋轉，不因旋轉切力使得十字街頭產生變形，進而影響葉片轉軸之旋轉即打水動作。 第11页，共18页。創作構想與作品背景 漁塭所用的打水裝置種類分打水車和增氧機具增氧、攪水和曝氣等三大功能 。 打水車分為1.傳統式水車、2.推進吸氣式水車、3.揚水式水車、4.噴水式水車等四種。 增氧

7、機大致上分成1.葉輪式增氧機、2.水車式增氧機、3.射流式增氧機、4.噴水式增氧機、5.充氣式增氧機、6.增氧幫浦等六種。 其中以傳統式水車與葉輪式增氧機為最普遍 第12页，共18页。設計構想 水產養殖場的曝氣機以揚水式打水車最為常見，轉動漿片揚起水花、撥動池水，然觀察後則發現其曝氣池水深度侷於表面水，底層池水不易被帶到池面曝氣增氧，且漿片轉動的推力使機械本身會前進。曝氣機械方式 讓水產養殖場的表層、深層池水都能被揚水曝氣，且機械運動緩和以避免傷害魚體。因此揚水方式上採用履帶鏈的運動方式，而帶動履帶運行的運轉輪位置設計成三角點排列，使履帶前進運動產生3種功能段：水平段：可推動表面池水，使池水有

8、循環流動的效果入水段：可推動空氣進入池水，使池水有含氧的效果出水段：可推動池水揚出水面，使深層池水有曝氣的效果第13页，共18页。推水片構造 為使履帶鏈運動時可具體推動水流，因此必須在履帶鏈上裝設可推動池水的構件，並產生擾動水流。推水片構造乃利用白努利定律，設計成具倒三角形的槽板、且兩邊的每片槽板高度從矮到高，因此推水片經履帶鏈帶動運行時，流經倒三角形槽板的池水，從寬入口到窄出口時可產生加速。 另外在倒三角形槽板窄出口端外，設一阻水效果的擋板，使池水在推水片間的流動呈現倒路徑，以增加擾流效果，但不增加揚水運動扭力。第14页，共18页。輔助打水車的動力 利用現有器材進行改裝以呈現本創作的雛形，所

9、用的器材包括搖控戰車模型作品模形底盤和履帶、飲料瓶、厚紙板、太陽能板組等。經組裝後的本創作模形如圖，以供申請新型專利。 第15页，共18页。第16页，共18页。四.參考文獻1.拓墣：太陽能技術邁入次世代、台廠可及早佈局，電子工程專輯，(2008.5.2)。2.翁鳳英，淺談太陽能發電技術，能源報導，27-30頁(2009.07)。3.蔡宗諭，自動化追日式發電系統與固定式發電系統差異研究，碩士學位論文，南台科技大學機械工程系，台南，台灣，2006。4.陳志信，太陽能電池，電池應用科技專欄，十五卷，第6期，2005。5.莊嘉探，太陽能工程-太陽電池篇，金華出版社，台北(2000)。6.楊德仁，太陽能電池材料，五南出版，高雄(2008)。7.江明政，周延儒，許峰菖，光能水車裝置，專利公報，M328385(2008.3.11)。8.楊富閎YANG,FUHUNG，一種多盆的履帶式水車結構，專利公報，M363515(2009.8.21)。9.蔡忠信，養殖用供氧打水車之