專利名稱：水力旋轉(zhuǎn)裝置及發(fā)電機(jī)和建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的建筑物蓄電系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用高層住宅等的排水管并且利用排到豎管中的流水的落差，由發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，通過建筑物內(nèi)的電控制器對所獲得的電能進(jìn)行有效利用。
背景技術(shù)：
一直以來，建筑物內(nèi)的排水分為廚房、浴室等場所使用自來水后形成的生活排水和廁所水等污水，并各自流入下水管以進(jìn)行一次處理或者二次處理，但是從自來水的有效利用方面來說，浪費(fèi)還是很多。
此外，根據(jù)居住者的生活節(jié)奏，其流出的排水也是不固定的，比如早上和晚上排水量多，白天少，因此不可能長時(shí)間利用這些排水。
另外，作為利用建筑物內(nèi)的排水獲得電能的裝置，在特開平8-237997號“利用排水的發(fā)電裝置”中公開了一種利用排水的發(fā)電裝置。該裝置特征在于，在建筑物的下部設(shè)置暫時(shí)貯留槽，該貯留槽與建筑物設(shè)置的雨水導(dǎo)水管以及各種排水管連接，臨時(shí)聚集并貯留建筑物的排水，臨時(shí)貯留槽的排水口通過截水閥與垂直向下設(shè)置的排水管的上端連通，在上述排水管的中途設(shè)有排水可以垂直向下通過的水輪室，同時(shí)在上述水輪室中設(shè)有由向下流過水輪室的排水旋轉(zhuǎn)的水輪，上述水輪和發(fā)電機(jī)通過旋轉(zhuǎn)傳遞裝置連接。
此外，WO99/67531號“管路發(fā)電裝置”中公開了一種管發(fā)電裝置。該裝置是一種安裝在屋內(nèi)外的上、下水管以及各種流體管上的水力發(fā)電裝置。其中，為了將上水管和各種流體管內(nèi)的水壓和水流有效地傳遞給旋轉(zhuǎn)葉片，通過對導(dǎo)水部的形狀進(jìn)行設(shè)置，以使導(dǎo)水部的水流和水壓與設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上的旋轉(zhuǎn)葉片的形狀匹配，使水壓和水流有效地傳遞給旋轉(zhuǎn)葉片，從而有效地進(jìn)行發(fā)電。
另一方面，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(fèi)和電費(fèi)等管理費(fèi)用也在增加。
為此，人們希望可以有效利用建筑物內(nèi)所使用的生活排水進(jìn)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)流出的排水轉(zhuǎn)換成動(dòng)力的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決這些問題，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)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擋板的水輪，并且與使用了固定于水輪下端的齒輪的旋轉(zhuǎn)部進(jìn)行組合，在落差約為3～5m時(shí)可用排水來作為發(fā)電動(dòng)力，并開發(fā)出了一種新型建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用蓄電部蓄存所獲得的電能，在需要時(shí)通過電控制部將所獲得的電輸送到建筑物內(nèi)的電路中。但是已知在該系統(tǒng)的使用過程中在除去附著在擋板上的附著物方面存在問題。
此外，由于通過齒輪將水輪的旋轉(zhuǎn)力傳遞給旋轉(zhuǎn)軸，所以傳遞效率低，導(dǎo)致發(fā)電能力降低。因此，人們希望進(jìn)一步開發(fā)出一種可以有效利用較少的排水流量使水輪持續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)可以發(fā)電的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)。
此外，根據(jù)近年來由地震引起斷電的實(shí)際情況，人們還希望開發(fā)出一種新型發(fā)電系統(tǒng)，這種發(fā)電系統(tǒng)不但可以利用排水進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)還可以將建筑物內(nèi)設(shè)置的太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃料發(fā)電等作為次發(fā)電系統(tǒng)而協(xié)調(diào)工作。
為了解決上述課題，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)一步研究后發(fā)現(xiàn)在沿建筑物設(shè)置的豎管內(nèi)可拆卸地安裝水力旋轉(zhuǎn)裝置，該水力旋轉(zhuǎn)裝置包括雙層圓管部，其中安裝有具有多個(gè)節(jié)流部的內(nèi)管；以及水輪部，內(nèi)部具有水輪，使上述水輪繞支撐軸旋轉(zhuǎn)同時(shí)通過發(fā)電機(jī)將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)換成電能輸出，在排水落差約為3～5m時(shí)用來作為發(fā)電動(dòng)力，從而開發(fā)出了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(shí)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水力旋轉(zhuǎn)裝置，該裝置包括雙層圓管部，在外管內(nèi)部安裝有從上向下具有至少一個(gè)節(jié)流部并且末端部形成為噴嘴形式的內(nèi)管部；水輪體，其由水輪室和上下端部開口的筒狀部組成，在所述水輪室的內(nèi)部以可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝有水輪，所述水輪體可拆卸地連接到所述圓管部的端部。
本發(fā)明第二方面是根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的水力旋轉(zhuǎn)裝置，其中上述圓管部的內(nèi)管部優(yōu)選地具有至少三個(gè)節(jié)流部，即使排水量小也可以從噴嘴中流出一定的水量。
本發(fā)明第三方面是根據(jù)本發(fā)明第一方面和第二方面所述的水力旋轉(zhuǎn)裝置，在上述圓管部的內(nèi)管部的內(nèi)表面設(shè)置有多個(gè)凸起，或者使所述內(nèi)表面形成為堆積狀。
本發(fā)明第四方面是根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的水力旋轉(zhuǎn)裝置，上述水輪體的水輪是一種以連接在水輪體外部的支撐軸為中心旋轉(zhuǎn)的水輪，并且其頂端具有至少一個(gè)接收部，以接收從上述噴嘴中流出的水。
本發(fā)明第五方面是根據(jù)本發(fā)明第一方面或者第四方面所述的水力旋轉(zhuǎn)裝置，上述水輪的接收部頂端大致呈圓形，或者頂端裂開。
本發(fā)明第六方面涉及一種發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)包括圓管部；水輪體，其由水輪室和上下端部開口的筒狀部組成，在所述水輪室的內(nèi)部以可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝有水輪；與該水輪體連接的發(fā)電部，上述水輪包括水輪本體；支撐軸和葉片部，在從上述圓管部流下的排水由葉片部接收并使支撐軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，使所連接的發(fā)電部的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并通過永磁體的作用發(fā)電。
本發(fā)明第七方面涉及一種建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括水力旋轉(zhuǎn)裝置，安裝在沿建筑物的壁配置的排水管中，位于豎排水管的任意位置；發(fā)電機(jī)，利用從上述水力旋轉(zhuǎn)裝置的水輪部伸出的旋轉(zhuǎn)支撐軸的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行發(fā)電；蓄電部，蓄存上述發(fā)電部的電；電控制部，使上述蓄電部的電與建筑物的電力系統(tǒng)連接，其中，上述水力旋轉(zhuǎn)裝置的筒狀部的兩端具有接合機(jī)構(gòu)，以使上述水力旋轉(zhuǎn)裝置與設(shè)置在豎排水管的切斷端部的接合部牢固連接，上述水力旋轉(zhuǎn)裝置包括雙層圓管部，在外管內(nèi)部安裝有自上而下具有至少一個(gè)節(jié)流部且末端部呈噴嘴化的內(nèi)管部；水輪體，其由水輪室和上下端部開口的筒狀部組成，在所述水輪室的內(nèi)部以可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝有水輪，所述水輪體可拆卸地連接到該圓管部的端部。
上述發(fā)電機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸與上述水輪部的旋轉(zhuǎn)軸共軸連接，同時(shí)由該發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電通過整流器或者從上述發(fā)電機(jī)直接提供給上述蓄電部。
上述電控制部由電力轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成，該電力轉(zhuǎn)換裝置將來自蓄電部的電轉(zhuǎn)換成與電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)適合的電壓、頻率等，且具有必要的保護(hù)功能。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在根據(jù)本發(fā)明第七方面所述的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)中，在上述豎排水管上、在設(shè)置在上述筒部的兩端部的接合機(jī)構(gòu)附近，設(shè)置有繞過該筒的旁路用排水管，且在該旁路用排水管內(nèi)部設(shè)有自由開關(guān)的閘板。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，上述蓄電部優(yōu)選由二次電池或者雙電荷層電容器構(gòu)成。
本發(fā)明第十方面涉及一種建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種自發(fā)電系統(tǒng)，包括作為主電源系統(tǒng)的利用排水力的水力發(fā)電系統(tǒng)；以及作為副電源系統(tǒng)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、利用燃料進(jìn)行發(fā)電的燃料發(fā)電系統(tǒng)。
作為主電源系統(tǒng)的利用排水力的水力發(fā)電系統(tǒng)包括水力旋轉(zhuǎn)裝置，在沿建筑物的壁配置的排水管中，主要安裝在豎排水管的任意位置；發(fā)電機(jī)，利用從上述水力旋轉(zhuǎn)裝置的水輪部伸出的旋轉(zhuǎn)支撐軸的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行發(fā)電；蓄電部，蓄存上述發(fā)電部的電；電控制部，使上述蓄電部的電與建筑物的電力系統(tǒng)連接。
其中，上述水力旋轉(zhuǎn)裝置的筒狀部的兩端部具有接合機(jī)構(gòu)，以使上述水力旋轉(zhuǎn)裝置與設(shè)置在豎排水管的切斷端部的接合部牢固連接。上述水力旋轉(zhuǎn)裝置包括雙層圓管部，在外管內(nèi)部安裝有自上而下具有至少一個(gè)節(jié)流部且末端部呈噴嘴化的內(nèi)管部；水輪體，其由水輪室和上下端部開口的筒狀部組成，在所述水輪室的內(nèi)部以可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝有水輪，所述水輪體可拆卸地連接到該圓管部端部。
上述發(fā)電機(jī)可以是交流型發(fā)電機(jī)或者直流型發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸與上述水輪部的旋轉(zhuǎn)軸共軸連接，同時(shí)由該發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能通過整流器或者從上述發(fā)電機(jī)直接提供給上述蓄電部。
同時(shí)，上述蓄電部由二次電池或者雙電荷層電容器構(gòu)成。而且，上述電控制部可由電力轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成，該電力轉(zhuǎn)換裝置將來自蓄電部的電轉(zhuǎn)換成與電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)適合的電壓、頻率等，且具有必要的保護(hù)功能。此外，在上述主電源的充電能力降至80％以下時(shí)，具有切換成接收來自從電源的電力的功能。
另外，副電源將從設(shè)置在建筑物上的太陽能發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、燃料電池中的至少一種電源獲得的電蓄存在第二蓄電池中。
本系統(tǒng)因?yàn)槊慨?dāng)建筑物內(nèi)的生活排水流出豎管時(shí)可以發(fā)電，所以可以根據(jù)建筑物內(nèi)自來水的使用量獲得電力的新型系統(tǒng)，從而有助于大大削減建筑物自身的管理費(fèi)用。
因?yàn)樗@得的電可以以與通常的電力單獨(dú)的方式蓄存在建筑物內(nèi)部，所以在停電時(shí)可以通過電控制部進(jìn)行供電。
此外，在蓄電部中蓄存的電由于可以作為例如建筑物內(nèi)公共場所的走廊、停車場、室外電燈等的電力來使用，從而有助于電費(fèi)的削減。


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3a是用于說明本發(fā)明水力旋轉(zhuǎn)裝置的截面圖；圖3b是用于說明本發(fā)明水力旋轉(zhuǎn)裝置的截面圖；圖4a是用于說明本發(fā)明另一水力旋轉(zhuǎn)裝置的截面圖；圖4b是用于說明本發(fā)明另一水力旋轉(zhuǎn)裝置的截面圖；圖5a是用在本發(fā)明系統(tǒng)中的水輪的局部放大圖；圖5b是用在本發(fā)明系統(tǒng)中的水輪的局部放大圖；圖5c是用在本發(fā)明系統(tǒng)中的水輪的局部放大圖；圖6所示的是本發(fā)明系統(tǒng)的配置說明圖；
圖7a用于說明圖8中的電動(dòng)機(jī)安裝在水輪裝置上的狀態(tài)的立體圖；圖7b用于說明圖8中的電動(dòng)機(jī)安裝在水輪裝置上的狀態(tài)的立體圖；圖8所示的是本發(fā)明的第二系統(tǒng)的外觀說明圖；圖9所示的是本發(fā)明的第二系統(tǒng)的配置說明圖。
符號說明1高層建筑物2豎排水管3旁路管4集水斗5橫排水管6接合部7水力旋轉(zhuǎn)裝置 8雙層圓管部 9節(jié)流部10噴嘴 11內(nèi)管部 12水輪121水輪本體122支撐軸123葉片部13水輪室 14上部筒狀部 15下部筒狀部16水輪部 17發(fā)電部 18第一蓄電部19電控制部 20電機(jī) 35風(fēng)力發(fā)電部36太陽能發(fā)電機(jī) 37燃料電池部 38第二蓄電部具體實(shí)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(shè)計(jì)，即每層使用后的生活排水由橫管5從沿建筑物外壁配置的豎管2流出，集中到設(shè)于地下的集水斗4并流向下水管。
在本發(fā)明系統(tǒng)中，如圖2所示，在豎管2的任意位置，優(yōu)選地通過接合部6將水力旋轉(zhuǎn)裝置7按照每兩層一個(gè)的方式安裝到豎管2上，同時(shí)在這些接合部的外側(cè)設(shè)置具有與豎管2相同內(nèi)徑的旁路管3。而在已經(jīng)設(shè)有豎管的情況下，可以在任意位置進(jìn)行切斷，安裝接合部6和這些旁路管3。
圖3是用于說明安裝在豎管2上的水力旋轉(zhuǎn)裝置7內(nèi)部的截面圖。雖然在圖中未示出，但是在豎管2的端部，以與豎管外徑相匹配的方式安裝有豎管上部接合部和豎管下部接合部。這些接合部與設(shè)置在水力旋轉(zhuǎn)裝置7上端的上部筒接合部和下部筒接合部相匹配，且所述上部筒接合部和下部筒接合部以可拆卸的方式用例如螺釘固定連接到所述豎管上部接合部和豎管下部接合部上。
如圖3所示，水力旋轉(zhuǎn)裝置7包括雙層圓管部8，在外管內(nèi)安裝有從上向下具有至少一個(gè)節(jié)流部9、并且末端部形成為噴嘴10的內(nèi)管部11；以及水輪體16，其由水輪室13和上下端部開口的筒狀部14、15組成。在所述水輪室13的內(nèi)部以可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝有水輪12，水輪體16可拆卸地連接到雙層圓管部8的末端部。
雙層圓管部8具有一體型結(jié)構(gòu)，其中安裝有自上而下具有至少一個(gè)節(jié)流部9并且末端形成為噴嘴10的內(nèi)管部11；或者具有內(nèi)管部11嵌入式結(jié)構(gòu)。來自筒體上部的排水每次通過節(jié)流部9而使水量增加，對來自噴嘴10末端的水流進(jìn)行調(diào)整，以持續(xù)地以一定的流量流動(dòng)。
從上述噴嘴10流出的水通過水輪體16的上部圓筒部14，流到安裝在水輪室13內(nèi)的水輪12頂端部的碗形部，從而向下依次環(huán)繞水輪。
由于作為將水輪12的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力輸出到外部的機(jī)構(gòu)，位于上述水輪的中心部的水輪支撐軸延伸到水輪室的外側(cè)并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以可以由發(fā)電部17將在該水輪支撐軸上通過齒輪獲得的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)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(jī)和產(chǎn)生直流電的直流發(fā)電機(jī)。
在此情況下，交流發(fā)電機(jī)由于其內(nèi)部不帶有整流子，因而具有結(jié)構(gòu)簡單、壽命長的特點(diǎn)。但是，在將電力蓄存到電池中時(shí)，另外還需要將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的整流器。
另外，在直流發(fā)電機(jī)的情況下，雖然可以通過其內(nèi)部帶有的整流子轉(zhuǎn)換成直流電，將電直接提供給電池，但是整流子由于進(jìn)行機(jī)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18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，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的電壓相對于所蓄存的電容量是基本固定的，而電容器的電壓與蓄電容量成比例升高。
在作為上述蓄電部18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19轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成交流電的逆變器。
由于在日本將電力提供給系統(tǒng)方面存在系統(tǒng)連接規(guī)則，所以需要符合這些規(guī)則并同時(shí)得到電力公司的認(rèn)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19中，除了具有上述逆變器功能外，還具有各種保護(hù)功能。
實(shí)施例1圖6是用來說明本發(fā)明系統(tǒng)的配置的圖。在豎管2上接頭接合的多個(gè)水力旋轉(zhuǎn)裝置7按照每兩層設(shè)置一個(gè)的方式安裝。來自各層的生活排水依次由豎管上部通過水力旋轉(zhuǎn)裝置7內(nèi)部的水輪12，同時(shí)使水力旋轉(zhuǎn)裝置7的支撐軸旋轉(zhuǎn)，以將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞給各發(fā)電部17進(jìn)行發(fā)電，所獲得電能由與各發(fā)電部連接的相應(yīng)蓄電部蓄存。
使用市場銷售的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)電試驗(yàn)，在將5.5Ω的電阻作為負(fù)載32連接，并從直流電源31提供22.2W(直流電壓12V，電流1.85A)電能的情況下，在負(fù)載32中可以獲得22W(交流電壓11V，電流2.0A)。在此情況下的永磁體轉(zhuǎn)子21可以獲得大約2000rpm的轉(zhuǎn)速。也就是說，輸入電能22.2W就可以獲得穩(wěn)定的22W的輸出電力，同時(shí)使永磁體轉(zhuǎn)子21旋轉(zhuǎn)。另外，0.2W的電力損失是由環(huán)形磁路電樞24的銅損等引起的。因此，例如可以通過該旋轉(zhuǎn)力驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)等，而且可以通過負(fù)載提供照明等的電力。
圖7a、7b所示的是使用上述電動(dòng)機(jī)與水力旋轉(zhuǎn)裝置連接的發(fā)電機(jī)的立體圖。該發(fā)電機(jī)包括圓管部(圖中未示出)；水輪體16，其由水輪室13和上下端部開口的筒狀部14、15組成，在水輪室13的內(nèi)部以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝有水輪12；以及與水輪體16連接的電機(jī)20。上述水輪12包括水輪本體部121、支撐軸122以及葉片部123。如果從上述圓管部(圖中未示出)流下的排水由葉片部123接收并且使支撐軸122旋轉(zhuǎn)，則可以使所連接的電機(jī)的轉(zhuǎn)子(圖中未示出)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過永磁體的作用發(fā)電。
實(shí)施例2圖8所示的是本發(fā)明的第二系統(tǒng)的外觀說明圖。該第二系統(tǒng)是一種自發(fā)電系統(tǒng)，可以選擇利用水力發(fā)電的系統(tǒng)作為主電源系統(tǒng)，而將利用太陽能、風(fēng)力、和燃料進(jìn)行發(fā)電的系統(tǒng)作為副電源系統(tǒng)。
作為利用水力進(jìn)行發(fā)電的電源系統(tǒng)是這樣一種發(fā)電系統(tǒng)，如實(shí)施例1所示，該系統(tǒng)包括水力旋轉(zhuǎn)裝置，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；發(fā)電部，利用從上述水力旋轉(zhuǎn)裝置的水輪部伸出的旋轉(zhuǎn)支撐軸的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行發(fā)電；蓄電部，蓄存上述發(fā)電部的電能；電控制部，將上述蓄電部的電能與建筑物的電力系統(tǒng)連接。
其中，上述水力旋轉(zhuǎn)裝置的筒狀部的兩端部具有接合機(jī)構(gòu)，以使上述水力旋轉(zhuǎn)裝置與設(shè)置在豎排水管的切斷端部的接合部牢固連接。上述水力旋轉(zhuǎn)裝置包括雙層圓管部，在外管內(nèi)部安裝有自上而下具有至少一個(gè)節(jié)流部且末端部噴嘴化的內(nèi)管部；水輪體，其由水輪室和上下端部開口的筒狀部組成，在所述水輪室的內(nèi)部以可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝有水輪，所述水輪體可拆卸地連接到該圓管部端部。
上述發(fā)電機(jī)可以是交流型發(fā)電機(jī)或者直流型發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸與上述水輪部的旋轉(zhuǎn)軸同軸連接，同時(shí)由該發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電通過整流器或者從上述發(fā)電機(jī)直接提供給上述蓄電部。蓄電部可由二次電池或者雙電荷層電容器構(gòu)成。
而且，上述電控制部由電力轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成，該裝置將來自蓄電部的電轉(zhuǎn)換成與電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)適合的電壓、頻率等，且具有必要的保護(hù)功能。此外，在上述主電源的充電能力降至80％以下時(shí)，具有切換成接收來自副電源的電力的功能。
另外，如圖8和圖9所示，副電源將從設(shè)置在建筑物上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)35、太陽能發(fā)電機(jī)36、燃料電池37中的至少一種電源中獲得的電能蓄存在第二蓄電池中。當(dāng)來自主電源的蓄電能力處于至少80％以上時(shí)，可以一直向別的系統(tǒng)供電，如向公共機(jī)構(gòu)發(fā)電等。當(dāng)?shù)谝恍铍姵氐某潆娔芰档蜁r(shí)，通過所連接的電力轉(zhuǎn)換裝置將電力提供到建筑物中。
在本實(shí)施例中使用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)35由于設(shè)置在建筑物屋頂上，所以優(yōu)選比通常設(shè)置在地上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)要小，且可以為至少提供0.15KW以上電力，優(yōu)選可提供0.3KW以上的電力。
同樣地，設(shè)置在建筑物屋頂上的太陽能發(fā)電機(jī)36由于也是利用屋頂?shù)囊徊糠诌M(jìn)行設(shè)置，所以優(yōu)選為具有可以設(shè)置在屋頂上的尺寸，且可以至少提供0.15KW以上的電力，優(yōu)選為提供0.3KW的電力。
與上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)35、太陽能發(fā)電機(jī)36不同，在本系統(tǒng)中使用的燃料電池37優(yōu)選為利用地下室等專用室進(jìn)行設(shè)置的。而在本實(shí)施例中，以多個(gè)并聯(lián)的方式使用價(jià)格便宜且充電能力強(qiáng)的Mg-O2電池，以提供至少3KW以上，優(yōu)選為5KW以上的電力。
另外，除了上述Mg-O2電池以外，當(dāng)然也可以使用市場上出售的電池作為燃料電池37，從成本和充電能力方面考慮可以適當(dāng)選擇使用。
權(quán)利要求
1.一種水力旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述裝置包括雙層圓管部，在外管內(nèi)安裝有內(nèi)管部，所述內(nèi)管部從上向下具有至少一個(gè)節(jié)流部，并且末端部分形成為噴嘴化的形式；水輪體，其由水輪室和上下端部開口的筒狀部組成，在所述水輪室的內(nèi)部以可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝有水輪，其中，所述水輪體可拆卸地連接到所述圓管部的端部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述圓管部的內(nèi)管部至少具有三個(gè)節(jié)流部，以便在排水量小時(shí)也有水從噴嘴中流出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水力旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，在所述圓管部的內(nèi)管部的內(nèi)表面設(shè)置有多個(gè)凸起，或者所述內(nèi)表面形成為螺旋狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述水輪體的水輪以連接在水輪體外部的支撐軸為中心旋轉(zhuǎn)，并且其頂端具有至少一個(gè)接收部，以接收從所述噴嘴中流出的水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者4所述的水力旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述水輪的接收部頂端呈圓形，或者頂端是裂開的。
6.一種發(fā)電機(jī)，包括圓管部；水輪體，其由水輪室和上下端部開口的筒狀部組成，在所述水輪室的內(nèi)部以可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝有水輪；和與所述水輪體連接的發(fā)電部，其特征在于，所述水輪包括水輪本體、支撐軸和葉片部，所述圓管部流下的排水被所述葉片部接收而使所述支撐軸旋轉(zhuǎn)，所連接的發(fā)電部的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并通過永磁體的作用發(fā)電。
7.一種建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，包括水力旋轉(zhuǎn)裝置，安裝在沿建筑物的壁配置的排水管中，安裝在豎排水管的任意位置；發(fā)電機(jī)，利用從所述水力旋轉(zhuǎn)裝置的水輪部伸出的旋轉(zhuǎn)支撐軸的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行發(fā)電；蓄電部，蓄存所述發(fā)電部的電；電控制部，使所述蓄電部的電與建筑物的電力系統(tǒng)連接，其特征在于，所述水力旋轉(zhuǎn)裝置的筒狀部的兩端部具有接合機(jī)構(gòu)，以使所述水力旋轉(zhuǎn)裝置與設(shè)置在豎排水管的切斷端部的接合部牢固連接，所述水力旋轉(zhuǎn)裝置包括雙層圓管部，在外管內(nèi)部安裝有內(nèi)管部，所述內(nèi)管部從上向下具有至少一個(gè)節(jié)流部，且末端部形成為噴嘴化的形式；水輪體，其由水輪室和上下端部開口的筒狀部組成，在所述水輪室的內(nèi)部以可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝有水輪，所述水輪體可拆卸地連接到所述圓管部端部，所述發(fā)電機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸與所述水輪部的旋轉(zhuǎn)軸同軸連接，同時(shí)由該發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電通過整流器或者從所述發(fā)電機(jī)直接提供給所述蓄電部，所述電控制部由電力轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成，該裝置將來自蓄電部的電轉(zhuǎn)換成與電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)適合的電壓、頻率，且具有必要的保護(hù)功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，在所述豎排水管上、在設(shè)置在所述筒狀部的兩端部的接合機(jī)構(gòu)部附近，設(shè)置有繞過該筒狀部的旁路用排水管，且在所述旁路用排水管內(nèi)部設(shè)有可自由開關(guān)的閘板。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電部包括二次電池或者雙電荷層電容器。
10.一種建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)是一種自發(fā)電系統(tǒng)，包括作為主電源系統(tǒng)的水力發(fā)電系統(tǒng)；以及作為副電源系統(tǒng)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、利用燃料進(jìn)行發(fā)電的燃料發(fā)電系統(tǒng)，作為主電源系統(tǒng)的水力發(fā)電系統(tǒng)包括水力旋轉(zhuǎn)裝置，安裝在沿建筑物的壁配置的排水管中，位于豎排水管的任意位置；發(fā)電機(jī)，利用從所述水力旋轉(zhuǎn)裝置的水輪部伸出的旋轉(zhuǎn)支撐軸的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行發(fā)電；蓄電部，蓄存所述發(fā)電部的電；電控制部，使所述蓄電部的電與建筑物的電力系統(tǒng)連接，其中，所述水力旋轉(zhuǎn)裝置的筒狀部兩端具有接合機(jī)構(gòu)，以使所述水力旋轉(zhuǎn)裝置與設(shè)置在豎排水管的切斷端部的接合部牢固連接，所述水力旋轉(zhuǎn)裝置包括雙層圓管部，在外管內(nèi)部安裝有內(nèi)管部，所述內(nèi)管部從上向下具有至少一個(gè)節(jié)流部，且末端部形成為噴嘴的形式；水輪體，其由水輪室和上下端部開口的筒狀部組成，在所述水輪室的內(nèi)部以可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝有水輪，所述水輪體可拆卸地連接到所述圓管部端部，所述發(fā)電機(jī)為交流型發(fā)電機(jī)或者直流型發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸與所述水輪部的旋轉(zhuǎn)支撐軸共軸連接，同時(shí)由該發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電通過整流器或者從所述發(fā)電機(jī)直接提供給所述蓄電部，所述蓄電部由二次電池或者雙電荷層電容器構(gòu)成，所述電控制部由電力轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成，該電力轉(zhuǎn)換裝置將來自蓄電部的電轉(zhuǎn)換成與電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)適合的電壓、頻率，且具有必要的保護(hù)功能，此外，在所述主電源的充電能力降至80％以下時(shí)，具有切換成接收來自從電源的電力的功能，所述副電源將從設(shè)置在建筑物上的太陽能發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、燃料電池中的至少一種電源獲得的電蓄存在第二蓄電池中。
全文摘要
本發(fā)明提供水力旋轉(zhuǎn)裝置及發(fā)電機(jī)和建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)。過去，建筑物內(nèi)的排水流入下水管，被進(jìn)行一次處理或者二次處理，但是浪費(fèi)很多。此外，根據(jù)居住者的生活節(jié)奏，其流出的排水也是不固定的，早晚排水量多，白天少，因此不可能長時(shí)間利用這些排水。本發(fā)明的建筑物落差發(fā)電系統(tǒng)，包括可拆卸地安裝在沿建筑物設(shè)置的豎管內(nèi)的水力旋轉(zhuǎn)裝置，該水力旋轉(zhuǎn)裝置包括雙層圓管部，安裝有具有多個(gè)節(jié)流部的內(nèi)筒；以及水輪部，內(nèi)部具有水輪，在使水輪繞支撐軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)通過發(fā)電機(jī)將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)換成電輸出，在落下高度約為3～5m時(shí)，用來作為發(fā)電動(dòng)力，并且使用蓄電部蓄存電能，在必要時(shí)通過電控制部將所獲得的電輸送到建筑物內(nèi)的電路中。
文檔編號E03B7/00GK1955457SQ200610058240
公開日2007年5月2日 申請日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月24日
發(fā)明者赤嶺辰實(shí) 申請人:赤嶺辰實(shí)