本发明是关于一种可产生动能的装置,特别是一种可利用浮力来产生动能的浮力动能的驱动装置。
背景技术:
现有的可利用浮力来产生动能的装置,大致上是在一液槽中设置一旋转本体及一导轨,该旋转本体以一轴部为中心可旋转地设于该液槽中,该数个浮子可伸缩地设于该旋转本体的环周面;该导轨与该旋转本体的环周面相对,以于该旋转本体旋转时,由该导轨依序推压或拉动该数个浮子,进而控制各该浮子相对于该旋转本体的伸缩量。类似于上述结构的装置已揭露于法国公开第810161A号、第2941204A1号及日本特开平11-37035号等专利案当中。
然而,由于上述利用浮力来产生动能的装置,其导轨是直接对浮子施力以推压或拉动该浮子,故该导轨须对该浮子施予相当大的力量,才能克服该浮子伸缩过程中的所有阻力,进而带动该浮子伸缩。因此,现有的利用浮力来产生动能的装置缺乏能顺畅驱动浮子伸缩的结构,以致其产生动能的效率不佳。
有鉴于此,现有的利用浮力来产生动能的装置确实仍有加以改善之必要。
技术实现要素:
本发明提供一种浮力动能的驱动装置,能顺畅地驱动浮子伸缩,使该浮力动能的驱动装置能顺畅运转以提升产生动能的效率。
本发明的一种浮力动能的驱动装置,包含:一基座,该基座具有一液槽;一转体,该转体具有一旋转本体可旋转地设于该液槽中;数个浮 子,该数个浮子系可伸缩地设于该旋转本体的外表面;一牵引轨道,该牵引轨道设于该基座;对应于浮子数量的定位模块,各该定位模块连接该转体,并具有与该旋转本体的外表面相对的一定位架;对应于浮子数量的滑轮模块,各该滑轮模块设于该定位架;对应于浮子数量的枢转模块,各该枢转模块具有一摇臂,该摇臂枢接于该转体;及对应于浮子数量的连动绳,各该连动绳绕经对应的滑轮模块并连接该摇臂;其中,该旋转本体旋转时,由该牵引轨道轮流导引该数个浮子所对应的摇臂产生枢转,进而拉动该连动绳以控制对应的浮子相对于该旋转本体的外表面伸缩位移。
其中,该旋转本体的外表面包含二相对的端面及一环周面,该环周面连接该二端面,该数个浮子可伸缩地设于该旋转本体的环周面,该定位架横跨该旋转本体的环周面。
其中,该牵引轨道的局部与该旋转本体的其中一端面轴向相对,该牵引轨道设一抵接面供该数个枢转模块轮流抵接。
其中,该牵引轨道具有一位移控制段,在该位移控制段中,该抵接面至该转体轴心的直线距离,系由先受该枢转模块抵接的部位递减至后受该枢转模块抵接的一端。
其中,该牵引轨道具有一维持段,该维持段连接该位移控制段,该维持段的自由端为该牵引轨道的末端。
其中,在该维持段中,该抵接面呈等曲率的弧面。
其中,该摇臂具有一枢转部及一固绳部,该摇臂由该枢转部枢接于该旋转本体的环周面,并由该固绳部固接该连动绳的一端。
其中,该枢转部设于该摇臂的一端,该枢转部的枢转轴线平行于该旋转本体的轴向,该摇臂除该枢转部以外的部位与该旋转本体的端面相间隔。
其中,各该枢转模块设有一滚动件,该摇臂设有一延伸部,该延伸部连接该摇臂的环周面,并朝远离该旋转本体的端面的方向延伸,该滚动件可转动地设于该延伸部。又,该延伸部较佳设于该摇臂的二端之间。
其中,各该滑轮模块包含一第一滑轮单元及一第二滑轮单元,该第一滑轮单元结合于对应的定位架的二端之间,并与对应的浮子的外端面相对,该第二滑轮单元设于较邻近该定位架的端边处;该连动绳串接该浮子与该第一滑轮单元,该第二滑轮单元接引该连动绳,并将该连动绳转向及导引至该浮子的一侧端边以连接该摇臂。
其中,该第二滑轮单元具有二个滑轮,该第二滑轮单元的其中一滑轮的轴向平行于该第一滑轮单元的滑轮的轴向,该第二滑轮单元的另一滑轮的轴向平行于该第一滑轮单元的滑轮的径向。
其中,各该滑轮模块包含一第三滑轮单元,该第三滑轮单元设于对应的浮子的外端面。
其中,该第一滑轮单元沿着该旋转本体的径向与该第三滑轮单元相对位。
其中,该转体另包含数个外导轨,该数个外导轨分别设于该旋转本体的二端面,各该浮子的外端面二侧凸设有数个限位件,该数个限位件分别可移动地设于对应的外导轨中,该定位架的二端固接于该转体的二相对外导轨。
其中,该定位架连接于该二外导轨的自由端。
其中,各该滑轮模块包含一第四滑轮单元,该第四滑轮单元设于该转体,该连动绳绕经该第二滑轮单元后,又绕经该第四滑轮单元,再固接至该摇臂。
其中,设于同一端面的数个外导轨的背侧另于邻近自由端处由一环件连接,该第四滑轮单元连接该转体的环件。
其中,该第四滑轮单元由一延伸板间接连接该转体的环件,该延伸板的自由端较该定位架更远离该转体的轴心,该第四滑轮单元设在较邻近该延伸板的自由端处。
其中,该液槽用以容装液体,该旋转本体的内部呈中空以容装物质,该物质的密度小于该液槽中的液体的密度,以于该液体中产生足以使该旋转本体悬浮的浮力。
其中,该转体具有一轴部,该轴部结合该旋转本体及该液槽,该旋转本体由该轴部的一旋转轴线为中心可旋转地设于该液槽中,该转体的轴部连接一定速装置。
其中,该基座另具有二轴固部,该二轴固部分别设于该液槽的二相对外侧表面并同轴相对;该转体具有一轴部,该轴部为二转轴,该二转轴分别具有一轴孔,该二转轴分别由一端设于该旋转本体的二端面,该二转轴分别由另一端穿伸通过该液槽并连接至该二轴固部,以由该二轴孔连通该旋转本体的内部与该液槽的外部,且该旋转本体由该轴部的一旋转轴线为中心可旋转地设于该液槽中。
其中,各该浮子在顺着该转体的旋转方向的前端设有一破水部,该破水部在该浮子的伸缩方向的横截面上,呈中央凸出并由中央向两侧延伸连接该浮子侧端的型态。又,该破水部在该浮子的伸缩方向的横截面上呈尖角状;该破水部的尖角较佳呈锐角状。
其中,各该浮子的外端面呈弧状,且弧度同于该旋转本体的环周面的弧度,各该浮子相对于该旋转本体的环周面呈最大缩入量时,各该浮子的外端面与该旋转本体的环周面形成连续的弧面。
其中,在该旋转本体的径向截面上,一铅垂线通过该转体的轴心,该牵引轨道位于依旋转方向通过该铅垂线处。
其中,该浮子的数量为偶数个,且每二个浮子在该旋转本体的径向 上相对,并可相互连动以同步地相对于该旋转本体产生径向位移。
据此,本发明浮力动能的驱动装置,可借对应于浮子数量的定位模块、滑轮模块、枢转模块及连动绳,搭配牵引轨道以适时顺畅地牵引对应的浮子伸缩,由该数个浮子接续提供维持旋转本体转动的助力,使该旋转本体能顺畅运转,以稳定且持续地产生动能,从而达到提升产生动能效率的功效。
附图说明
图1:本发明第一实施例的局部剖视立体结构示意图。
图2:本发明第一实施例的侧剖结构示意图。
图3:本发明第一实施例的局部立体结构示意图。
图4a:本发明的旋转本体与摇臂的一种配置关系示意图。
图4b:本发明的旋转本体与摇臂的另一种配置关系示意图。
图5:本发明第一实施例的滚动件接触牵引轨道的位移控制段时的运作状态示意图。
图6:本发明第一实施例的滚动件在牵引轨道的位移控制段上位移时的运作状态示意图。
图7:本发明第一实施例的滚动件位移到牵引轨道的位移控制段与维持段的连接处时的运作状态示意图。
图8:本发明第一实施例的滚动件在牵引轨道的维持段上位移时的运作状态示意图。
图9:本发明另一实施例将牵引轨道设于通过铅垂线的局部侧剖结构示意图。
图10:本发明的转体以逆时针方向旋转时的浮子伸出量示意图。
图11:本发明第二实施例的滚动件接触牵引轨道的位移控制段时的运作状态示意图。
图12:本发明第二实施例的滚动件在牵引轨道的位移控制段上位移时的运作状态示意图。
图13:本发明第二实施例的滚动件位移到牵引轨道的位移控制段与维持段的连接处时的运作状态示意图。
附图标记
1基座 11液槽
111支撑体 12轴固部
2转体 21旋转本体
21a端面 21b环周面
211槽口 22轴部
221轴孔 23外导轨
24环件
3、3a、3b、3c、3d 浮子31破水部
32限位件
4牵引轨道 4a位移控制段
4b维持段 41抵接面
5定位模块 51定位架
6滑轮模块 61第一滑轮单元
62第二滑轮单元 63第三滑轮单元
64第四滑轮单元 65延伸板
7枢转模块 71摇臂
711枢转部 712固绳部
713延伸部 72滚动件
8连动绳
F1最大液面高度 F2最小液面高度
L伸缩终点界线 V铅垂线
Z1浮子内隐区 Z2浮子渐伸区
Z3浮子全露区 Z4浮子渐缩区
具体实施方式
为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂,下文特举本发明之较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下:
请参照图1、2,其为本发明浮力动能的驱动装置的第一实施例,该浮力动能的驱动装置大致上包含一基座1、一转体2、数个浮子3、一牵引轨道4及对应于浮子3数量的定位模块5、滑轮模块6、枢转模块7及连动绳8;该转体2可旋转地设于该基座1,该数个浮子3可伸缩地设于该转体2,该牵引轨道4及对应于浮子3数量的定位模块5、滑轮模块6、枢转模块7及连动绳8均设于该基座1,以相互搭配控制该数个浮子3轮流相对于该转体2伸缩。
该基座1用以容装可流动的工作介质,该工作介质可选择为液体,并供该转体2及牵引轨道4等构件组装定位。更详言之,该基座1包含一个可容装液体的液槽11及二轴固部12,该二轴固部12分别设于该液槽11的二相对外侧表面,并呈同轴相对;在本实施例中,各该轴固部12可以为一个具有轴承的板片,且可选择在该液槽11的二相对内侧表面分别设一支撑体111,以供各该轴固部12从该液槽11的外侧表面组装定位至对应的支撑体111。其中,该液槽11与该二轴固部12之间可设有如防漏垫片(图未绘示)等防止液体渗漏的构件,使该液槽11的侧端能供该转体2的局部贯穿但仍可维持不渗漏液体。
该转体2可包含一旋转本体21及一轴部22,该旋转本体21的内部可呈中空以容装物质,且该物质的密度小于该液槽11中所容装的液体的密度,该物质可以是气体或固体(例如:保丽龙、低密度木材);或者, 该旋转本体21也可以直接选择由低密度固体所制成,并使该旋转本体21在该液槽11所容装的液体中能产生足以使该旋转本体悬浮的浮力为原则。在本实施例中,该旋转本体21可选择为一内部呈中空的圆柱形壳体,使该旋转本体21的内部可直接容装最便于取得的空气以降低成本。该旋转本体21的外表面包含二相对的端面21a及一环周面21b,该环周面21b连接该二端面21a,该环周面21b设有对应于该浮子3数量的槽口211。
该转体2的轴部22凸伸于该旋转本体21的二端面21a,以连接该基座1的二轴固部12,使该旋转本体21能容置于该液槽11中,并以该轴部22的一旋转轴线为中心在该液槽11中转动。在本实施例中,该轴部22可以为二转轴,该二转轴的内部分别具有呈轴向贯穿的一轴孔221,该二转轴同轴相对,且该二转轴分别由一端设于该旋转本体21的二端面21a,该二转轴分别由另一端穿伸通过该液槽11并连接至该二轴固部12,以由该二轴孔221连通该旋转本体21的内部与该液槽11的外部。据此,该转体2的旋转本体21可在该液槽11中相对于该基座1产生旋转,并借此维持该旋转本体21的内部空间呈现空旷以便其他构件的设置,从而减少各构件在空间配置上的限制;同时还能减轻该转体2的整体重量,有助提升组装时的便利性。另,该轴部22也可以是单一个贯穿该旋转本体21的转轴,并使该旋转本体21在该液槽11中相对于该基座1产生旋转,此乃本领域中具有通常知识者可以理解及依使用需求而予以变化,本发明并不加以限制。
该转体2还可以设有数个外导轨23,该数个外导轨23分别设于该旋转本体21的二端面21a,以导引对应的浮子3伸缩作动。又,设于同一端面21a的数个外导轨23的背侧,还可以在邻近自由端处由一环件24连接,以提升该数个外导轨23的结构强度,减少各该外导轨23产生偏摆或晃动,有助提升导引各该浮子3伸缩的稳定性。
各该浮子3设于对应的槽口211,各该浮子3可受驱动而相对于该旋转本体21的环周面21b产生伸缩位移。在本实施例中,该浮子3的数量为偶数个,且每二个浮子3在该旋转本体21的径向上相对,并可相互连动以同步地相对于该旋转本体21产生径向位移。其中,致使任二相对浮子3能够相互连动的组件,可例如在任二相对浮子3的内侧分别设一固定件,再以一连接杆的二端分别结合该二固定件;或是其他等效结构,为本领域中具有通常知识者可以理解,于此不再赘述。
又,各该浮子3的外端面可设为弧状,且弧度较佳同于该旋转本体21的环周面21b的弧度,使各该浮子3相对于该旋转本体21的环周面21b呈最大缩入量时,各该浮子3的外端面可与该旋转本体21的环周面21b形成连续的弧面,以减少进入液体时的阻力。各该浮子3还可以在顺着该转体2的旋转方向的前端设有一破水部31,该破水部31在该浮子3的伸缩方向的横截面上,呈中央凸出并由中央向两侧延伸连接该浮子3侧端的型态,以减少浮子3在流体中移动时的阻力并增加速度。其中,该破水部31在该浮子3的伸缩方向的横截面上呈尖角状,该破水部31的尖角较佳呈锐角状。此外,各该浮子3可另于外端面上设有数个限位件32,该数个限位件32可选择凸设于邻近该浮子3的外端面二侧,以分别限位于对应的外导轨23中,限制各该浮子3仅能以该外导轨23的导引方向产生位移。
该牵引轨道4设于该液槽11,用以于该旋转本体21旋转时,导引该数个浮子3所对应的枢转模块7轮流枢转,进而拉动对应的连动绳8,以连动对应的浮子3相对于该旋转本体21的环周面21b伸缩位移。
在本实施例中,该牵引轨道4的局部可以与该旋转本体21的其中一端面21a轴向相对,以由该旋转本体21的一侧导引该数个浮子3伸缩位移。其中,该牵引轨道4可设一抵接面41供该数个枢转模块7轮流抵接。
该牵引轨道4具有一位移控制段4a,在该位移控制段4a中,该抵接面41至该转体2轴心的直线距离,由先受该枢转模块7抵接的部位递减至后受该枢转模块7抵接的一端;当该枢转模块7抵接于该牵引轨道4的位移控制段4a的抵接面41时,该牵引轨道4可以导引该浮子3逐渐伸出。较佳地,该牵引轨道4可另包含一维持段4b,该维持段4b连接该位移控制段4a,该维持段4b的自由端为该牵引轨道4的末端。在该维持段4b中,该抵接面41则可以呈等曲率的弧面,故该枢转模块7抵接于该牵引轨道4的维持段4b的抵接面41时,该牵引轨道4则可以使该浮子3维持其伸出量不变,暂停相对于该旋转本体21的伸缩位移。其中,该位移控制段4a可选择设于该液槽11的支撑体111,使该位移控制段4a的局部及该维持段4b与该旋转本体21的其中一端面21a在轴向上相对。
在其他实施例中,若能以其他方式使该浮子3在伸出达预定量后能维持其伸出量不变,该牵引轨道4则可省略设置前述的维持段4b,以简化该牵引轨道4的结构。
又,本实施例选择设有四个浮子3,故该定位模块5、滑轮模块6、枢转模块7及连动绳8的数量亦分别为四个,且每一个浮子3搭配设置一个定位模块5、滑轮模块6、枢转模块7及连动绳8。
各该定位模块5连接于该转体2,以随该转体2同步转动。请参照图3,各该定位模块5由一定位架51横跨该旋转本体21的环周面21b,以供相对应的滑轮模块6设置定位。在本实施例中,该定位架51可以由二端固接于该转体2的二相对外导轨23,使该定位架51得以横跨该旋转本体21的环周面21b;其中,该定位架51可选择连接于该二外导轨23的自由端,借以确保该定位架51不会干涉到该浮子3的伸缩行程。在未设有该外导轨23的实施例中,各该定位模块5则可另于该定位架51的二端分别连接一骨架,再由该二骨架连接固定至该旋转本体21,以形成等 效结构。
各该滑轮模块6设于对应的定位架51,各该滑轮模块6包含数个滑轮单元以供该连动绳8绕经,并共同产生高机械效益的组合及提供将拉力转向等功能。详言之,各该滑轮模块6包含一第一滑轮单元61及一第二滑轮单元62,该第一滑轮单元61结合于对应的定位架51的二端之间,并与对应的浮子3的外端面相对,该第二滑轮单元62则设于较邻近该定位架51的端边处。据此,该连动绳8可以串接该浮子3与该第一滑轮单元61,并由该第二滑轮单元62接引该连动绳8,及将该连动绳8转向及导引至该浮子3的一侧端边,以供连接对应的枢转模块7。
在本实施例中,可选择使该第一滑轮单元61或该第二滑轮单元62包含二个或二个以上的滑轮,以提升整体滑轮模块6的机械效益。其中,该第二滑轮单元62的其中一滑轮的轴向可以平行于该第一滑轮单元61的滑轮的轴向,该第二滑轮单元62的另一滑轮的轴向则可以平行于该第一滑轮单元61的滑轮的径向,以由该二滑轮共同将该连动绳8转向及导引至该浮子3的一侧端边,并维持该连动绳8不会缠绕或碰触到该外导轨23或该定位架51的端部,使该连动绳8能顺畅地被抽拉。
各该滑轮模块6还可另包含一第三滑轮单元63,该第三滑轮单元63设于对应的浮子3的外端面,使该连动绳8可以先绕经该第三滑轮单元63与该第一滑轮单元61,再绕经该第二滑轮单元62,据以提升该连动绳8导引该浮子3伸缩时的顺畅度。其中,由于该连动绳8向该第三滑轮单元63传递的拉力,只有沿着该旋转本体21的径向的分力才是能拉动该浮子3的有效拉力,故本实施例选择使该第三滑轮单元63的轴向平行于该第一滑轮单元61的轴向,并使该第一滑轮单元61沿着该旋转本体21的径向与该第三滑轮单元63相对位,借以确保该连动绳8由该第一滑轮单元61向该第三滑轮单元63传递的拉力能较大量地被转换成有效拉力, 进而提升拉动该浮子3时的顺畅度。
又,各该滑轮模块6可另设有一第四滑轮单元64,该第四滑轮单元64可以由一延伸板65间接连接该环件24,该延伸板65的自由端较该定位架51更远离该转体2的轴心,该第四滑轮单元64可选择设在较邻近该延伸板65自由端处,以加长该第四滑轮单元64至该转体2轴心的距离,进而增加该连动绳8所能设置的总长度,提升该滑轮模块6的机械效益。
各该枢转模块7可直接或间接连接于该转体2的旋转本体21,以随该转体2同步转动。各该枢转模块7具有一摇臂71,该摇臂71具有一枢转部711及一固绳部712,该摇臂71由该枢转部711枢接于该转体2,并由该固绳部712固接该连动绳8的末端。
在本实施例中,该枢转部711可选择设于该摇臂71的一端,该枢转部711可例如枢接于该旋转本体21的环周面21b;请配合参照图4a,该摇臂71的枢转部711的枢转轴线概平行于该旋转本体21的轴向,该摇臂71除该枢转部711以外的部位可维持与该旋转本体21的端面21a相间隔。据此,该摇臂71枢转时,该摇臂71除该枢转部711以外的部位可以与该端面21a轴向相对,而不会撞击到该旋转本体21的环周面21b;该摇臂71在邻近该牵引轨道4时,还可接触抵接该牵引轨道4的抵接面41,且该摇臂71不会撞击到该牵引轨道4。较佳地,各该枢转模块7可以另设有一滚动件72,该滚动件72可转动地连接于该摇臂71,该摇臂71可以由该滚动件72接触抵接该牵引轨道4的抵接面41,有助提升该摇臂71枢转的顺畅度。
在本实施例中,该摇臂71可另设有一延伸部713,该延伸部713连接该摇臂71的环周面,并朝远离该旋转本体21的端面21a的方向延伸,该滚动件72可转动地设于该延伸部713,以确保该枢转模块7能以该滚 动件72接触该牵引轨道4,且该摇臂71不会与该转体2或该牵引轨道4产生干涉。又,本实施例选择将该延伸部713设于该摇臂71的另一端,使该滚动件72连接于该摇臂71的自由端处,但不以此为限。此外,该摇臂71的型态亦不限于直杆状,可以呈局部弯折的型态,或是呈弧形杆状等;该牵引轨道4亦可设为弯弧型态,且该牵引轨道4与该摇臂71的弯弧方向相反,以调整牵引浮子3伸出的时点与完成伸出行程的效率。
请再参照图3,各该连动绳8由一端固接在相对应的浮子3或定位架51,绕经相对应的滑轮模块6并连接至相对应的枢转模块7的摇臂71的固绳部712。该连动绳8较佳为无弹性的绳体(例如:钢索),以维持该连动绳8的绳长固定。
在本实施例中,该连动绳8绕经该第三滑轮单元63与该第一滑轮单元61后,又依序绕经该第二滑轮单元62及该第四滑轮单元64,再固接至该摇臂71的固绳部712。据此,该滚动件72接触该牵引轨道4时,该滚动件72可平顺且连续地在该牵引轨道4的抵接面41上产生位移,从而带动该摇臂71枢转,并由该连动绳8牵引对应的浮子3伸缩位移。其中,该连动绳8可以使该第三滑轮单元63相对于该定位模块5形成“动滑轮”型态,令该连动绳8牵引该浮子3位移所需的拉力得以大幅减小,再加上该枢转模块7还能由该摇臂71延长该拉力的力臂,以更进一步地减小该连动绳8牵引该浮子3位移所需的拉力。
据由前述结构,本发明浮力动能的驱动装置运作时,各该浮子3可以在随该旋转本体21旋转一周的过程中,亦将相对于该旋转本体21的环周面21b完成一次的伸缩循环,且该一次的伸缩循环可分成四个行程,该四个行程分别为一个浮子内隐行程、一个浮子渐伸行程、一个浮子全露行程及一个浮子渐缩行程;该浮子3的浮子内隐行程是维持呈现达最大缩入量(即其伸出量为最小)的型态,该浮子3的浮子渐伸行程是逐 渐增加其伸出量,该浮子3的浮子全露行程是维持呈现达最大伸出量的型态,该浮子3的浮子渐缩行程则逐渐减少其伸出量,并在回到该浮子内隐行程时呈现达最大缩入量的型态。
请参照图5,以下详述本发明浮力动能的驱动装置的运作,而为便于清楚说明,兹将本实施例的四个浮子3依旋转方向标示为3a、3b、3c、3d。
当该液槽11中被注入足量的液体时,该旋转本体21可在液体中产生相当大的预浮力;同时,凸出于该旋转本体21的环周面21b的浮子3,将因内部空间具有密度低于液体密度的空气,因而能够额外地局部增加该旋转本体21的浮力,使该旋转本体21失衡而开始转动。在其中一状态下,浮子3a、3b呈现达最大伸出量的型态,浮子3c、3d则相对呈现达最大缩入量的型态;对应于该浮子3d的滑轮模块6由其滚动件72接触抵接该牵引轨道4在位移控制段4a的抵接面41,而对应于该浮子3a的滑轮模块6则由其滚动件72接触抵接该牵引轨道4在维持段4b的抵接面41。
请参照图5、6,该旋转本体21转动时,该浮子3d将从呈现达最大缩入量的型态开始进入浮子渐伸行程。亦即,随着该旋转本体21的旋转,该浮子3d所对应的摇臂71可受连动而位移兼枢转,而该旋转本体21连动该摇臂71的位移路径会受到该牵引轨道4的位移控制段4a干涉,使该滚动件72能维持抵接该牵引轨道4的抵接面41,且只能依循该位移控制段4a的路径位移,同时拉动该连动绳8,使该连动绳8在该摇臂71与该定位模块5之间的长度逐渐增加,以逐渐缩减该连动绳8在该定位模块5与该第三滑轮单元63之间的长度,令该浮子3d能逐渐被向外拉出(进行浮子渐伸行程),及连动相对的浮子3b逐渐缩回该旋转本体21中(进行浮子渐缩行程)。
请参照图6、7,该浮子3d进行浮子渐伸行程的过程中,对应于该浮子3d的滚动件72可以顺着该牵引轨道4的位移控制段4a往维持段4b位移;当该滚动件72位移至该位移控制段4a与该维持段4b的连接处时,该浮子3d可达最大伸出量的型态(进入浮子全露行程)。
另一方面,该浮子3b则可受连动而达最大缩入量的型态(进入浮子内隐行程),以便以最小阻力的型态进入液体中。其中,即便该浮子3b的前端接触液面时,该浮子3b尚未完全缩入该旋转本体21中,但该浮子3b仍可借其破水部31大幅减小进入液体时的阻力,令该旋转本体21维持顺畅旋转。同理,该浮子3a离开液面时,同样可借其破水部31大幅减小离开液体时的阻力;而该浮子3d则可以借其破水部31大幅减小在液体中移动时的阻力。
请参照图7、8,在该滚动件72持续往该维持段4b末端位移的过程中,该旋转本体21连动该摇臂71的位移路径将不再受到该位移控制段4a干涉,而是由该维持段4b扶持在该摇臂71的末端,使该摇臂71仅随着该旋转本体21转动以持续位移兼枢转,而暂停抽拉该连动绳8。如此一来,该浮子3d可维持其已达最大伸出量的型态,而暂时停止相对于该旋转本体21的伸缩动作,使该浮子3d可以接替该浮子3a,额外地局部增加该旋转本体21的浮力,成为维持该旋转本体21转动的助力。
接着,该浮子3d浮出液面,续受连动而减小其伸出量,并于再度回到液体中之后,维持达最大缩入量的型态,直到其对应的滚动件72再度接触抵接该牵引轨道4在维持段4b的抵接面41,以完成一次的伸缩循环。
换言之,各该浮子3可以在随该旋转本体21旋转一周的过程中,依序历经浮子全露行程、浮子渐缩行程、浮子内隐行程及浮子渐伸行程,从而相对于该旋转本体21的环周面21b完成一次的伸缩循环,以接替对该旋转本体21提供维持其旋转的助力。据此,当该转体2的轴部22连 接一个发电机或一个可由轴功直接驱动的装置时,本发明的浮力动能的驱动装置即可利用浮力产生动能,由该转体2的轴部22驱动该发电机发电,或直接驱动该由轴功驱动的装置运作,符合绿能环保的发展趋势。
值得注意的是,本发明浮力动能的驱动装置,可借对应于同一浮子3的定位模块5、滑轮模块6及枢转模块7,减小该连动绳8牵引该浮子3位移所需的拉力。故,该浮力动能的驱动装置运作时所消耗的内损能量较低,使整体浮力动能的驱动装置易于维持顺畅运作,并高效率地产生动能。又,该浮子3的破水部31可大幅减少该浮子3在流体中移动时的阻力,使该浮子3带动该旋转本体21旋转的顺畅度得以提升,并减少不必要的动能损失,有助提升该浮力动能的驱动装置的效能。
请参照图9、10,在其他实施例中,在该旋转本体21的径向截面上,一铅垂线V通过该转体2的轴心,该牵引轨道4可选择设在依旋转方向通过该铅垂线V处,确保各该浮子3可以在通过该铅垂线V后才开始伸出,使各该浮子3所产生的浮力能完全成为带动该转体2旋转的助力,使该转体2的旋转动作更为顺畅。
其中图10为该转体2以逆时针方向旋转一周的过程中,同一浮子3的伸出量示意图,图10中的斜线区段表示该浮子3在该液槽11中各处的伸出量。一伸缩终点界线L为二相对浮子3分别由浮子渐伸行程进入浮子全露行程及由浮子渐缩行程进入浮子内隐行程时点的连线,该伸缩终点界线L同样通过该转体2的轴心。该伸缩终点界线L与该铅垂线V将该液槽11中的空间划分为四个区块,由该伸缩终点界线L为起始,依该转体2的旋转方向依序为一个浮子内隐区Z1、一个浮子渐伸区Z2、一个浮子全露区Z3及一个浮子渐缩区Z4,使各该浮子3能分别进行该浮子内隐行程、浮子渐伸行程、浮子全露行程及浮子渐缩行程。
另一方面,该旋转本体21的上半部由该伸缩终点界线L通过处(图 10中的C点),形成一最大液面高度F1;通过该旋转本体21轴心的水平线,则形成一最小液面高度F2。该液槽11中所容装的液体,其液面高度若超过该最大液面高度F1,该浮子3将无法在入水前完全缩回该旋转本体21中,而会在入水时产生一些阻力;相对地,若液面高度低于该最小液面高度F2,该浮子3在水下进行浮子全露行程的时程过短,难以提供足够的旋转助力,同样也会降低该转体2的旋转顺畅度。因此,该液槽11中的液面高度较佳位于该最大液面高度F1与该最小液面高度F2之间。
请参照图4b、11,其为本发明浮力动能的驱动装置的第二实施例,该第二实施例大致上同于上述的第一实施例,其主要差异在于:本实施例选择使各枢转模块7将其摇臂71的延伸部713设于该摇臂71的二端之间,以供其滚动件72连接,而该摇臂71的固绳部712仍设于邻近该摇臂71的自由端处,且连动绳8的二端仍分别固接在定位架51与该摇臂71的固绳部712。
据由前述结构,与前一实施例相同地,本实施例的摇臂71枢转时亦不会撞击到该旋转本体21;该摇臂71在邻近该牵引轨道4时,能确实地以该滚动件72接触该牵引轨道4,且该摇臂71同样不会与该转体2或该牵引轨道4产生干涉。
请参照图11、12,随着该旋转本体21的转动,浮子3d将在该滚动件72抵接该牵引轨道4的位移控制段4a时,从浮子内隐行程进入浮子渐伸行程。在该滚动件72往维持段4b位移的过程中,转动中的旋转本体21可以连动该摇臂71位移兼枢转,而该旋转本体21连动该摇臂71的位移路径会受到该牵引轨道4的位移控制段4a干涉,使该滚动件72能维持抵接该牵引轨道4的抵接面41,且只能依循该位移控制段4a的路径位移,进而由该滚动件72作为每个瞬间的支点,并在该滚动件72至该摇臂71 的固绳部712之间形成力臂,利用杠杆原理而更容易拉动该连动绳8,使该连动绳8在该摇臂71与该定位模块5之间的长度逐渐增加,以逐渐缩减该连动绳8在该定位模块5与该第三滑轮单元63之间的长度。据此,该浮子3d能逐渐被向外拉出(进行浮子渐伸行程),及连动相对的浮子3b逐渐缩回该旋转本体21中(进行浮子渐缩行程)。
请参照图12、13,当该滚动件72位移至该位移控制段4a与该维持段4b的连接处时,该浮子3d可达最大伸出量的型态(进入浮子全露行程),此时该浮子3b则可受连动而达最大缩入量的型态(进入浮子内隐行程)。在该滚动件72持续往该维持段4b末端位移的过程中,该旋转本体21连动该摇臂71的位移路径将不再受到该位移控制段4a干涉,而是由该维持段4b扶持在该摇臂71的末端,使该摇臂71仅随着该旋转本体21转动以持续位移兼枢转,而暂停抽拉该连动绳8。如此一来,该浮子3d可维持其已达最大伸出量的型态,而暂时停止相对于该旋转本体21的伸缩动作,使该浮子3d可以接替该浮子3a,额外地局部增加该旋转本体21的浮力,成为维持该旋转本体21转动的助力。
此外,本发明的浮力动能的驱动装置,还可以在上述各实施例的转体2的轴部22连接一个定速装置(例如:定速马达),以维持该转体2的旋转本体21定速旋转,使该浮力动能的驱动装置能稳定地产生动能。其中,由于该旋转本体21在具有足量液体的液槽11中,将恒处于失衡状态而持续不断地旋转,故该定速装置原则上仅会消耗极少量的能量来维持运作,该定速装置的运作所需的能量可以由该轴部22所连接的发电机提供;另,只有在该旋转本体21稳定旋转前,或是产生动能的过程中被突然增加负载等状况下,该定速装置才会消耗较多的能量以协助该旋转本体21达到(或恢复)预期的转速,故该定速装置还可设置一耗能切换单元,在消耗能量需求较多时选择切换由市电或其他能量供应器提供 该定速装置运作所需的能量。
本发明浮力动能的驱动装置虽将上述实施例以逆时针方向旋转运作的型态揭示,但是只要将其结构镜射,则同样能适用以顺时针方向旋转运作的型态,此为本领域中具有通常知识者可以理解,及可视使用需求而予以变化、调整者,不以本发明图式所揭露型态为限。
综上所述,本发明浮力动能的驱动装置,可借对应于浮子数量的定位模块、滑轮模块、枢转模块及连动绳,搭配牵引轨道以适时顺畅地牵引对应的浮子伸缩,由该数个浮子接续提供维持旋转本体转动的助力,使该旋转本体能顺畅运转,以稳定且持续地产生动能,从而达到提升产生动能效率的功效。
以上仅为本发明的较佳实施例,不得以此限定本发明实施的保护范围,因此凡参考本发明的说明书内容所作的简单等效变化与修饰,仍属本发明的保护范围。