專利名稱：建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用排到高層住宅等配水管的豎管中的流水的落差，由發(fā)電機進行發(fā)電，通過建筑物內(nèi)的電控制器對所獲得的電進行有效利用的新型建筑物蓄電系統(tǒng)。更詳細地說，涉及一種建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)在沿建筑物設置的豎管內(nèi)插入安裝有多個隔板的螺線形等形狀的水輪機且受到流水沖擊，并且通過齒輪使上述水輪機旋轉而由發(fā)電機將旋轉動力轉換成電輸出，使用蓄電部蓄存所獲得的電，從而可以通過建筑物內(nèi)部的電控制部進行控制的同時在該建筑物內(nèi)有效地利用電能。
背景技術：
一直以來，建筑物內(nèi)的廢水分為廚房、浴室等場所使用自來水形成的生活廢水和廁所水等污水，并各自流入下水管，進行一次處理或者二次處理，但是從自來水的有效利用來說浪費較多。
此外，根據(jù)居住者的生活規(guī)律，流出的廢水在早上和晚上多，而在白天較少，排水量也不固定，因而不可能長時間利用這些廢水。
另外，利用水力的水力發(fā)電機由于是利用水力作為動力，所以需要利用水量多或者流速快的峽谷的河水使葉輪旋轉進行發(fā)電。但是由于在峽谷設立發(fā)電廠和變電廠、架設電線等的成本高，所以現(xiàn)在逐漸采用原子能發(fā)電、火力發(fā)電、風力發(fā)電等發(fā)電方式。
在作為高層建筑物的大廈、都市賓館或者辦公樓等居住者較多的建筑物內(nèi)所使用的自來水的使用量非常大。此外，隨著近年來的IT化，電力消耗也在增加，一幢建筑物內(nèi)的水費和電費等的管理費用也在增加。
為此，人們希望可以有效利用建筑物內(nèi)所使用的生活廢水進行發(fā)電并儲蓄所獲得的電，但是尚未開發(fā)出將從建筑物豎管內(nèi)流出的廢水轉換成動力的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決該課題，本發(fā)明的發(fā)明人進行精心研究后發(fā)現(xiàn)通過在豎管內(nèi)部使用具有螺線形或者螺旋形葉片的附帶隔板的水輪機，同時利用固定在水輪機下端的齒輪使其與旋轉部配合，如果落下高度約為3～5m，則可用來作為發(fā)電動力，從而可以開發(fā)出一種新型建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以使用蓄電部蓄存所獲得的電，在需要時通過電控制部將所獲得的電輸送到建筑物內(nèi)的電路中。
也就是說，本發(fā)明的第一方面涉及一種建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括套管，安裝在沿建筑物的壁配置的排水管中，主要是安裝在豎排水管的任意位置；水輪機，安裝在該套管內(nèi)；齒輪部，與該水輪機連接；旋轉軸，其與該齒輪部直接連結，貫穿上述套管并伸出到外側；發(fā)電部，與該旋轉軸直接連結；蓄電部，蓄存該發(fā)電部的電；電控制部，將該蓄電部的電與建筑物的電力系統(tǒng)連接。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在根據(jù)權利要求1記載的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)中，所述套管兩端部具有接合機構，以使上述套管與設置在豎排水管的切斷端部的接合部牢固連接。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在根據(jù)權利要求1記載的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)中，上述水輪機具有螺線形或者螺旋形的葉片。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在根據(jù)權利要求1或者3記載的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)中，上述水輪機在螺線形或者螺旋形的葉片表面安裝有多個隔板。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在根據(jù)權利要求1記載的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)中，上述齒輪部一方面與上述水輪機直接連結，另一方面與上述旋轉軸直接連結，上述旋轉軸大致垂直于上述套管并伸出到外部。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在根據(jù)權利要求1記載的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)中，上述發(fā)電機可以是交流型發(fā)電機或者直流型發(fā)電機，發(fā)電機內(nèi)的旋轉軸與直接連結上述齒輪部的旋轉軸共軸接合，同時由該發(fā)電機所產(chǎn)生的電能通過整流器或者從上述發(fā)電機直接提供給上述蓄電部。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在根據(jù)權利要求1記載的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)中，上述蓄電部由二次電池或者雙電荷層電容器構成。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在根據(jù)權利要求1記載的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)中，上述電控制部由電力轉換裝置構成，使來自蓄電部的電轉換成與電力系統(tǒng)標準適合的電壓、頻率等，而且具有必要的保護功能。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，在根據(jù)權利要求1～2記載的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，在上述套管兩端部設置的接合機構部附近，在上述豎排水管上設置有繞過該套管的旁路用排水管，同時在該旁路用排水管內(nèi)部設有能夠自由開關的閘板。


圖1所示的是本發(fā)明系統(tǒng)的外觀說明圖；圖2是圖1的局部放大圖；圖3是圖2中的套管的截面放大圖；圖4是用在本發(fā)明系統(tǒng)中的水輪機的局部放大圖；圖5是表示本發(fā)明系統(tǒng)配置的圖。
符號說明1 高層建筑物2 豎排水管3 旁路管4 集水槽(集水桝)5 橫排水管6 接合部61 豎管下部接合部62 套管上部接合部63 套管下部接合部64 豎管上部接合部7 套管
8 旋轉軸9 發(fā)電部10 蓄電部11 電控制部12 水輪機13 齒輪具體實施方式
圖1所示的是本發(fā)明系統(tǒng)的外觀說明圖。作為本發(fā)明對象的建筑物1是指居住者較多的大廈和辦公樓等高層建筑物。這些建筑物按照以下方式設計，即每層使用后的生活廢水由橫管5從沿建筑物外壁配置的豎管2流出，集中到設于地下的集合槽4并流向下水管。
在本發(fā)明的系統(tǒng)中，如圖2所示，在豎管任意位置，優(yōu)選地通過接合部6將套管7按照每兩層一個的方式安裝到豎管2上，同時在這些接合部的外側設置具有與豎管2相同內(nèi)徑的旁路管3。而在已經(jīng)設有豎管的情況下，可以在任意位置切斷，將這些旁路管3安裝到接合部6上。
圖3是用于說明安裝在豎管2上的套管7內(nèi)部的截面圖。在豎管2的端部，豎管上部接合部61和豎管下部接合部64均安裝在豎管外徑上，設置在套管7上端的套管上部接合部62和套管下部接合部63均可拆卸地螺紋連接到這些接合部上。
如圖4所示，在套管7內(nèi)插入有水輪機12。在水輪機12的螺線形或者螺旋形葉片15的表面安裝有多個隔板14。水輪機12的上端部嵌合在套管上部接合部62的槽中，下端部固定在齒輪13上。
如上所述，由于水輪機12在螺線形或者螺旋形葉片15的表面設有隔板14，從豎管2中流出的水被隔板14阻擋其前進的道路，而使其流向下方，所以通過套管7內(nèi)部需要更多的時間。
而且，由于下端通過齒輪13固定，水輪機12自身還隨著齒輪13旋轉而旋轉，所以可以給水輪機12內(nèi)的流水提供旋轉力，從而使水輪機的旋轉動力提高。
利用由上述齒輪13組成的旋轉部作為將水輪機12的旋轉動力輸出到外部的機構。作為齒輪13，可以使用相對于套管7垂直設置旋轉軸的傘形齒輪和蝸輪等交叉軸齒輪或者交錯軸齒輪。
如圖5所示，利用上述流水落差所獲得的旋轉動力通過發(fā)電機9轉換成電力輸出。在本發(fā)明系統(tǒng)中，可以使用產(chǎn)生交流電的交流發(fā)電機和產(chǎn)生直流電的直流發(fā)電機。
在此情況下，交流發(fā)電機由于其內(nèi)部不帶有整流子(換向器)，因而具有結構簡單、壽命長的特點，然而在將電力蓄存到電池中時，另外還需要將交流電轉換成直流電的整流器。
另外，在直流發(fā)電機的情況下，雖然可以通過其內(nèi)部帶有的整流子轉換成直流電，將電直接提供給電池，但是整流子由于機械接觸而產(chǎn)生摩擦，所以需要定期的保養(yǎng)檢查。
在本發(fā)明系統(tǒng)中，通過上述發(fā)電部所產(chǎn)生的電能由蓄電部10蓄存。而作為蓄電所使用的裝置，除了眾所周知的鉛蓄電池之類的二次蓄電池以外，近年來使用的雙電荷層電容器是一種具有非常大的容量的電容器，其在本發(fā)明系統(tǒng)中作為優(yōu)選的裝置組裝在系統(tǒng)中。
上述二次蓄電池和雙電荷層電容器的電氣特性差異在于蓄電池相對于所蓄存的電容量，電壓是基本固定的，而電容器電壓與蓄電容量成比例地升高。
在作為上述蓄電部的雙電荷層電容器中所蓄存的電力，由于需要通過電控制部11轉換成與系統(tǒng)電力適合的波形、電壓、頻率，以提供給建筑物內(nèi)的泵、室外電燈等使用，所以通常需要使用將直流電轉換成交流電的逆變器。
由于在日本存在系統(tǒng)連接規(guī)則，所以需要符合這些規(guī)則并同時得到電力公司的認可，才能將電力提供給系統(tǒng)。
在本發(fā)明系統(tǒng)的電控制部11中所使用的上述逆變器，除了上述逆變功能以外，還具有各種保護功能。
圖5是本發(fā)明系統(tǒng)的配置圖。在豎管2上安裝由接頭接合的多個套管7，其中每兩層安裝一個套管7。來自各層的生活廢水依次由豎管上部通過套管7內(nèi)部的水輪機12，同時使固定在套管7下端部的齒輪13旋轉，以將旋轉動力傳遞給各發(fā)電裝置9進行發(fā)電，所獲得的電能由與各發(fā)電部連接的各蓄電部蓄存。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本系統(tǒng)是一種可以根據(jù)建筑物內(nèi)自來水的使用量獲得新的電能的新型系統(tǒng)，每當建筑物內(nèi)的生活廢水流出豎管時可以隨時發(fā)電，從而有助于大大削減建筑物自身的管理費用。
所獲得的電可以與通常的電力分別蓄存在建筑物內(nèi)部，停電時還可以通過電控制部進行充電。
此外，在蓄電部中蓄存的電能由于可以作為例如建筑物內(nèi)公共場所的走廊、停車場、室外電燈等的電力，從而有助于削減電費。
權利要求
1.一種建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括套管，安裝在沿建筑物的壁配置的排水管中，主要是在豎排水管的任意位置；水輪機，安裝在所述套管內(nèi)；齒輪部，與所述水輪機連接；旋轉部，其與所述齒輪部直接連結，貫穿所述套管并伸出到外部；發(fā)電部，與所述旋轉部直接連結；蓄電部，蓄存所述發(fā)電部的電；以及電控制部，使所述蓄電部的電與建筑物的電力系統(tǒng)連接。
2.如權利要求1所述的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，在所述套管兩端部具有接合機構，使所述套管與設置在豎排水管的切斷端部的接合部牢固連接。
3.如權利要求1所述的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述水輪機具有螺線形或者螺旋形的葉片。
4.如權利要求1或3所述的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述水輪機在螺線形或者螺旋形的葉片表面安裝有多個隔板。
5.如權利要求1所述的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述齒輪部與所述水輪機直接連結，并且與所述旋轉軸直接連結，所述旋轉軸大致垂直于所述套管并伸出到外部。
6.如權利要求1所述的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機可以是交流型發(fā)電機或者直流型發(fā)電機，發(fā)電機內(nèi)的旋轉軸與直接連結所述齒輪部的旋轉軸同軸地接合，同時由所述發(fā)電機所產(chǎn)生的電通過整流器或者從所述發(fā)電機直接提供給所述蓄電部。
7.如權利要求1所述的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電部由二次電池或者雙電荷層電容器構成。
8.如權利要求1所述的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述電控制部由電力轉換裝置構成，以將來自所述蓄電部的電轉換成與電力系統(tǒng)基準適合的電壓、頻率等，并且具有必要的保護功能。
9.如權利要求1～2所述的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，在設置在所述套管兩端部的接合機構部附近，在所述豎排水管上設置有繞過所述套管的旁路用排水管，同時在所述旁路用排水管內(nèi)部設有能夠自由開關的閘板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用排到高層住宅等配水管豎管中的流水的落差，使用發(fā)電機進行發(fā)電，通過建筑物內(nèi)的電控制器對所獲得的電進行利用。本發(fā)明建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)在配水管的豎管(2)上安裝有可拆卸的套管(7)，設有多個隔板(14)的水輪機(12)插入套管(7)內(nèi)，通過從豎管(2)中流出的流體使上述水輪機(12)旋轉，所獲得的旋轉力由齒輪(13)傳遞給發(fā)電部(9)進行發(fā)電，并且通過蓄電部(10)進行蓄電，使用電控制部(11)與建筑物(1)內(nèi)的電力系統(tǒng)連接。
文檔編號E03C1/122GK1802502SQ20048001582
公開日2006年7月12日 申請日期2004年5月11日 優(yōu)先權日2003年5月14日
發(fā)明者赤嶺辰實 申請人:赤嶺辰實