專利名稱：從可再生能源得到的電力和水的供給設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供給能量和水的設(shè)備，一座房子、一個鄉(xiāng)村別墅或一個建筑工地利用這一設(shè)備能夠以自給自足的方式得到電力和足夠的飲用水供給，并且，如果需要可從一個公共的或私人的電力和水設(shè)施取得電和水?？捎藐柟夂惋L(fēng)力為驅(qū)動這一供給設(shè)備提供能量，而水可取自附近的湖泊、河流或運河之類的水源或取自地下水。
背景技術(shù)：
對于一個居住在一套公寓房間或一座房子里的一個家庭，用于每日的消耗和維持，也就是每日使用真空吸塵器、電炊具、園藝修剪設(shè)備、食品加工機、電冰箱之類的電能需要，可以認(rèn)為大約25kWh(千瓦小時)是足夠的。一個家用真空吸塵器的功率消耗約為1,000W，因此，25kWh足夠這樣一個電器用一整天，這可對電力需要給出一個相當(dāng)清楚的概念，對此下文還將討論。在氣候較冷的地區(qū)，與溫暖地區(qū)相比，電力需要自然較高；在氣候非常熱的地區(qū)，在生活空間必須進(jìn)行空調(diào)時電力需要同樣也較高；但是，在氣候較熱的地區(qū)，通常在較長的期間里有較強的陽光。另一方面，可能有風(fēng)不斷地吹，可以利用風(fēng)的能量。在許多情況中，太陽能和風(fēng)能是可以互補的。
下面列出一個單人或多人家庭通常使用的某些典型的家電設(shè)備的功率消耗。分別給出居住在歐洲中部氣候地區(qū)的1口、2口、3口和4口之家的每一設(shè)備或設(shè)備類型的電力消耗。這些數(shù)據(jù)來自Household power consumption 1997，Associationof Electrical Industry(VDEW)，Stresemannallee 23，D-60596 Frankfurt am Main。


所以，可以理解，為滿足4口之家的全部需要，平均每日20.18kWh的電能是夠用的。這里沒有考慮水的供給。但是，抽水和供水只需要較少的附加電能。
當(dāng)今，雖然在工業(yè)化國家以及在一些經(jīng)濟正在騰飛的國家，電力是由中央電網(wǎng)供給的，但是，在許多發(fā)展中國家還不是這樣的情況。大部分居民必須等待把電接到家中并且一直在盼望有電來使他們的生活好起來。對于有電能和水供給的人口，許多工作會變得比較簡單，并且如果能得到足夠的供水，他們的衛(wèi)生和健康狀況將會明顯地改善。水往往可從井里或某一距離處的水坑來獲取，但是要將其變成可用的是很麻煩的。水往往需要人工地從井里抽上來或需要從一個水源提取并經(jīng)過長距離的搬運才能到達(dá)居住的地方。而且，這種水的水質(zhì)是不純的甚至是令人擔(dān)心的。一般地說，不僅在貧窮或欠發(fā)達(dá)國家，而且在人口稀少的新拓居地、丘陵和沙漠地區(qū)、自然公園和度假區(qū)域或在海灘，都存在缺電缺水的情況。不僅在發(fā)展中國家或已經(jīng)發(fā)展到一定程度的國家，就是在發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家，當(dāng)自然事件、事故、自然災(zāi)害、甚至戰(zhàn)爭等使公共電網(wǎng)陷于癱瘓以及相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施也被毀壞了時，也可能出現(xiàn)短時或局部缺電缺水的情況。今天，人們已經(jīng)退回到依靠由柴油機驅(qū)動的應(yīng)急電源機組。在某些國家，在公共電網(wǎng)不太可靠的情況下，在許多房子和商業(yè)樓宇里可以看見那些應(yīng)急發(fā)電機組，它們被用于應(yīng)對緊急情況，或者被用于永久性地發(fā)電。我們可以想一想某些國家中那些快速發(fā)展的城市，在那里應(yīng)急發(fā)電機組的排氣管直接沖著大街小巷，弄得滿城烏煙瘴氣。
所以，需要開發(fā)一種能夠供電并供水的設(shè)備，這種設(shè)備應(yīng)該工作時沒有噪聲，工作可靠，不需要維護，不排放臭氣，并且能夠用可再生能源有效地工作。這種設(shè)備還必須結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，可以移動，以便于把它通過陸路、水路和空中運輸?shù)饺魏嗡Ｍ氖褂玫攸c，且不會有什么問題。這種設(shè)備必須操作簡單，應(yīng)該能夠根據(jù)實際需求快速地適應(yīng)當(dāng)?shù)氐男枰?。只要周圍區(qū)域有地下水或一片死水或流動的水可供利用，這種設(shè)備就應(yīng)能滿足對電力和飲用水的需求。還必須能夠把水凈化到飲用水的水質(zhì)。最后，這種設(shè)備的制造應(yīng)該很經(jīng)濟，以使大量的人能夠把它用在他們永久性居住的地方或短時停留的地方和沒有網(wǎng)電可用的地方，這種設(shè)備應(yīng)該是成本效益高的，以便人們買得起也用得起。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的一個目的是創(chuàng)造一種從可再生能源得到的電力和水的供給設(shè)備，它能夠滿足上述標(biāo)準(zhǔn)并且滿足一個平均4口之家的電力和水的需要，為此，它能提供平均每日至少25kWh的電能，這些電能中的一部分用于抽水和把水凈化成飲用水。
這一目的是通過一種從可再生能源得到的電力和水的供給設(shè)備來達(dá)到。這種設(shè)備的特點是它包括一個箱形的型材框架，其中，該箱子的各個側(cè)面是用可打開/收放的太陽能吸收板制造的，各個側(cè)板可以翻轉(zhuǎn)到與箱子的頂板處于同一平面上，構(gòu)成“十”字形的太陽能板布置，這樣的構(gòu)造使其可在型材框架上繞水平軸線傾斜。


本發(fā)明的這種設(shè)備的一個實施例以不同的表達(dá)方式表示于各個附圖中。下面參照各

這種用于供給電力和水的設(shè)備的構(gòu)造、它的各個構(gòu)成部分和功能。
各附圖中圖1表示本發(fā)明的供給設(shè)備處于運輸狀態(tài)。
圖2表示本發(fā)明的供給設(shè)備處于工作狀態(tài)，其太陽能板都已打開并且風(fēng)車也安裝起來了。
圖3表示該供給設(shè)備的箱形型材框架的下部，其太陽能板是打開的，在畫面的后側(cè)的鉸鏈和打開的太陽能板的一部分去掉了。
圖4表示供給設(shè)備的箱形的型材框架的下部，箱形型材框架的上部略微轉(zhuǎn)動了，并且太陽能板打開于其上，鉸鏈?zhǔn)窃诋嬅娴挠覀?cè)，并且打開的太陽能板沒有表示出來。
圖5是用于供水的模件的內(nèi)部視圖，可從一側(cè)看見這一模件的電動水泵。
圖6是用于供水的模件的內(nèi)部視圖，可從另一側(cè)看見這一模件的過濾裝置。
圖7是裝有可由風(fēng)車驅(qū)動的發(fā)電機的推入(push-in)型模件，風(fēng)車有風(fēng)車尾部件及其支承桿，風(fēng)車的葉片疊放在一起，這些部件都處于便于運輸?shù)臓顟B(tài)圖8是裝有可由風(fēng)車驅(qū)動的發(fā)電機的推入型模件，表示出安裝放置在另一側(cè)的控制單元、支承桿和風(fēng)車葉片。
圖9是裝有蓄電池的推入型模件。
圖10是這種供給設(shè)備用諸腳輪支承在一環(huán)形管子導(dǎo)軌上，以便能繞其垂向軸線轉(zhuǎn)動。
具體實施例方式
圖1中所示的供給設(shè)備處于非工作狀態(tài)或可運輸狀態(tài)。它有一個用商業(yè)等級的鋁型材制造的箱形型材框架1，這種型材有一方形斷面并且有一T形槽，帶有對應(yīng)的在其長度方向每一側(cè)的切口。這個箱形型材框架1的長度和寬度是相同的，而其高度略小一些，例如是長度和寬度的2/3到4/5。這從另一個圖可以看得更清楚。箱形型材框架1的下面裝有四個輪子2，這些輪子都是萬向輪并且是安裝在箱形型材框架1的四個底角處。這種輪子安裝方式使整個供給設(shè)備可通過輪子的滾動向所有方向移動，這使得容易把這一設(shè)備裝上和卸下卡車，容易裝在集裝箱里，以及容易在一個地方轉(zhuǎn)動?？梢园芽蚣艿膬蓚€相鄰的輪子鎖定為不能繞它們的垂向轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動而可向同一方向滾動。然后，這一設(shè)備就可由幾個人或一輛車用繩索拉動或推動，并且也很容易使它改變方向。箱形型材框架1的頂面3上裝有一個箱形型材框架4，它有和前者相同的外形尺寸并且方形的頂面3里裝有一太陽能板，不過該圖中太陽能板沒有表示出來。這個分隔的箱形框架4的高度約為箱形型材框架1的長度和寬度的1/5到1/3，就是說約為20到30cm，并且，上面的型材框架4可重合在下面的箱形型材框架1上。上面的型材框架4的諸底邊之一以可轉(zhuǎn)動的方式連接于立方體形狀的型材框架1的諸上邊之一，所以，上面的框架4可帶著已經(jīng)安裝在其頂面上的太陽能板一起繞這一軸線轉(zhuǎn)動。外圍的各方形型材框架5以可轉(zhuǎn)動的方式連接于型材框架4的四個上邊緣中的每一個，這些方形框架5中的每一個上裝有一塊太陽能板6。在所有這些外圍型材框架5連同太陽能板6都轉(zhuǎn)到下位時，如圖1所示，框架4和框架1一起就形成一個立方體，其寬度、長度和高度是相同的。理想地說，整個立方體的各個邊長應(yīng)該是1m，這樣的尺度最便于裝在集裝箱里運輸，或用卡車、船舶或飛機來運輸，它能夠按照國際標(biāo)準(zhǔn)最好地利用可用空間。同時，這樣尺度的立方體可以直接由兩個人搬運而不必用起重滑車或起重車輛。
圖2表示出這一供給設(shè)備的打開了的各太陽能板6和中央太陽能板7，它們已經(jīng)被轉(zhuǎn)動了，此時，這一設(shè)備是處在工作狀態(tài)。在該圖中，中央太陽能板7現(xiàn)在是看得見的，它被方形的型材框架16包圍著，而型材框架16又構(gòu)成頂部箱形型材框架4的頂面。連接于上面的型材框架4的頂面邊緣的四個方形的型材框架5從它們在圖1中所示的初始位置已經(jīng)轉(zhuǎn)到使得各個外圍太陽能板6處于同一個平面，上面的型材框架4的頂面連同被它包圍的中央太陽能板7也處在這一平面內(nèi)。以這種方式，使各太陽能板6和中央太陽能板7組成一個“十”字形。然后，把上面的型材框架4繞圖中以點劃線表示的水平軸線8向前傾斜，或者說把它的遠(yuǎn)離觀看者的那一邊向上抬到一定程度，使這一上面的型材框架4尤其是使處在成形在型材框架4的頂面上的方形型材框架16里的中央太陽能板7從其水平位置傾斜約30°。以類似的方式，所有連接于方形型材框架16的其它太陽能板6也自動地傾斜同樣的量。可使這一傾斜從0°變化到約60°并可將其鎖在每一設(shè)定位置。水平軸線8沿著下面的型材框架1的上外邊緣和相鄰的上面的型材框架4的下外邊緣的長度延伸。太陽能板7不是完全占滿上面的型材框架4的頂面框架的一整面，而是留有一個縫隙9，這個縫隙9垂直于轉(zhuǎn)動軸線8。縫隙9用于容納一風(fēng)車11的立柱10。該立柱10在圖1所示的初始位置是存放在立方體形狀的供給設(shè)備里。立柱10可以是伸縮套管式的或是由幾段裝接起來的或是帶有鉸接零件的。立柱10被設(shè)計成可以設(shè)定為不同的高度，或者是可把收縮套管鎖定在不同的拉出高度，或者是用管狀的夾箍把立柱10保持在所需要的高度，或者是通過機械地打開它的接頭把它拉出到不同的高度。對于由幾段連接起來的立柱，可以用一種曲柄傳動來把各個接頭打開，例如，可把一種螺桿傳動設(shè)置在那些接頭上，可以從曲柄通過一根繩子來轉(zhuǎn)動傳動螺桿(蝸桿)。立柱10的最大高度約為3m，把風(fēng)車11安裝在立柱10的端頭，風(fēng)車包括三個葉片12，各葉片的根部以螺釘固定在風(fēng)車11的一發(fā)電機17的中心轂13上。風(fēng)車11的葉片12的長度略小于1m，以便其能夠沿著立方體的邊長存放在立方體里而便于運輸。發(fā)電機17安裝在約為0.60m到0.80m長的管段18的上端，這個管段以其可繞管子軸線轉(zhuǎn)動的方式緊固在立柱10上。發(fā)電機17的傳動軸垂直于管段18。在發(fā)電機17的后側(cè)，一個約為半米長的支承桿14向后延伸。一個風(fēng)車尾部件15安裝在該支承桿14的端頭。風(fēng)車尾部件制造得很緊湊，以便于運輸，它也可以存放在圖1所示的立方體里。
圖3是供給設(shè)備的后視圖，它的太陽能板已被打開或翻轉(zhuǎn)上去了。箱形型材框架1是用具有T形槽的鋁型材或不銹鋼型材制造的，T形槽在每一長邊上。在所示的這一例子中，這個箱形型材框架1的長度和寬度是相同的，而它的高度是這些尺寸的約4/5。為了提高強度，在水平轉(zhuǎn)動軸線8的那一側(cè)以及相反一側(cè)給上面的型材框架4設(shè)置了垂向的中間加強柱19。由于采用帶有T形槽的型材架構(gòu)，下面的箱形型材框架1和上面的型材框架4的所有角部都是用螺釘連接起來的。因此不必用焊接來組裝框架1和框架4。用角部支撐件20來提高箱形框架1和4的抗扭穩(wěn)定性，角部支撐件20也是用螺釘固定于型材。從該圖可以看見，型材框架1的頂上的翻轉(zhuǎn)上去的部分構(gòu)成在其上面的另一個箱形型材框架4，其中，形成其頂面的四個型材又形成方形型材框架16，這個框架16是圍著一中央太陽能板7的一框架。水平軸線8沿著箱形型材框架1的后側(cè)頂上的水平型材的長度延伸，上面的型材框架4可繞水平軸線8轉(zhuǎn)動。兩個氣體彈簧21設(shè)置在下面的箱形框架1和上面的箱形框架4之間，使這種向高處轉(zhuǎn)動變得比較輕松。這些氣體彈簧的一端連接于垂直于水平軸線8的型材的遠(yuǎn)離鉸鏈的那一端，鉸鏈位于水平轉(zhuǎn)動軸線8，并且氣體彈簧從那里以向上斜的方向伸到上面的型材框架4的頂面型材框架16，在那里它們也以鉸鏈連接之。這些氣體彈簧21的作用力傾向于使上面的型材框架4連同連接于它的各外圍的太陽能板6一起輕輕地向上轉(zhuǎn)動。以與氣體彈簧21類似的方式，可把幾個調(diào)整支撐件連接于框架1和4，其中它們的一端有一個縱向縫隙，螺釘可穿過這個縫隙并且支撐件可繞螺釘轉(zhuǎn)動和移動。通過擰緊螺釘，可使支撐件剛性地處在任何所希望的調(diào)整位置并且鎖在其長度上，因此，可把上面的型材框架4鎖在每一個所希望轉(zhuǎn)到的位置。在該圖中型材框架1的右后角部，可看見立柱10。立柱10沿著為使它穩(wěn)定而專門布置的兩個型材22的長度延伸，這兩個型材豎直地固定于箱形型材框架1并且兩個型材之間有一個小的間距。一個像槽鋼一樣的型材設(shè)置在框架1的面對箱子的一內(nèi)側(cè)面上，并且立柱10靠在這個型材上。用3個端部穿過型材22的U形拉緊桿把立柱10緊固于像槽鋼一樣的型材，所述U形拉緊桿依靠螺紋38緊固于型材22。立柱10向上延伸穿過在太陽能板7和型材16之間的縫隙9，這個縫隙9是由于太陽能板7不是完全占滿方形型材框架16的這一側(cè)而留出的。立柱10穿過這一縫隙后以套管方式向上拉長，或者由幾個桿件裝接起來，或者可被用曲柄傳動機構(gòu)打開，這取決于立柱10的結(jié)構(gòu)。外圍的方形框架5是用至少兩個鉸鏈23連接的，鉸鏈23的另一半是固定在中央太陽能板7的方形型材框架4的上面的型材16上。這些方形型材框架5由在上面的箱形型材框架4的各底面角部的氣體彈簧21所支撐，使得外圍的方形框架5可帶著太陽能板6一起轉(zhuǎn)動，這些氣體彈簧21可將外圍的方形框架5輕松地放平。外圍的方形框架5連同太陽能板6可被轉(zhuǎn)到與中心太陽能板7處于同一平面并且由鎖定銷、撐桿或撐條牢固地保持在轉(zhuǎn)到的該位置。
在下面的箱形框架1的內(nèi)部，設(shè)置有三個靠在一起的箱形模件24、25、26。這些模件的框架是用型材制成的，其外面包覆以板材。在所示的實施例中，板材是塑料板，并且這些箱子是被構(gòu)造成頂面敞開的，但也可用附加的蓋子蓋上。這些箱子的底板上有通孔，以便外面進(jìn)去的水和冷凝水可以流出去。包覆模件24-26的框架的板材也可以是金屬板，但是塑料板更適用，因為它耐腐蝕且耐酸。每一箱形模件24-26的兩端裝有一把手27，用這些把手可以像拉抽屜一樣把各個箱形模件從箱形型材框架1里拉出來。而且，每個模件24-26的底面上有一個或幾個導(dǎo)軌。在圖中所示的完全被推進(jìn)去的位置，模件24-26可被固定。各個箱形模件的可以看見的前表面上以及看不見的后表面上設(shè)有幾個鉤子。在把各單個箱形模件在導(dǎo)軌上拉出框架1之后，可把起重滑車的吊索或皮帶掛在那些鉤子上，用起重機把模件吊出來。這些模件包括這種供給設(shè)備的工作所需要的各種部件，但在該圖中，這些部件是看不見的。在面對觀看者的前表面上，可以看見帶有接合器31和32的兩個軟管29和30，接合器31和32還分別配有一截止閥33和34。這些接合器是分別固定在型材段35和36上，而型材段35和36是用螺釘固定在箱形型材框架1的垂向的型材上。軟管29和30引到模件24的內(nèi)部，模件24里有水處理裝置，這將在下文說明。在模件25里，裝有蓄電池和用于控制整個供給設(shè)備的電子控制裝置。太陽光的能量被通過太陽能板6和7的光電效應(yīng)轉(zhuǎn)變成直流電，并且直流電被儲存到蓄電池內(nèi)。然后由一個逆變器把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，以供使用。還有，風(fēng)車也可發(fā)出交流電，這個交流電被整流之后同樣被儲存在蓄電池里。在白天，當(dāng)有太陽光照射時以太陽能發(fā)電為主。而在夜里沒有太陽光時，由于夜間的風(fēng)力大，以風(fēng)車發(fā)電為主。在白天，根據(jù)氣象條件，也就是根據(jù)陽光的強弱和風(fēng)力的大小，可以讓太陽能和風(fēng)車互補。能夠發(fā)出的電量，在一天24小時里是變化的，這一方面是由于晝夜的變化，另一方面是由于決定著陽光和風(fēng)力的可用性的氣象條件的變化。所以，必須把可發(fā)出的電量的這種不一致特性在一段時間內(nèi)加以平均。另一方面，在一天24小時里電能的需要也是變化的。在夜間，對電能的需要較少；而在白天，對電能的需要取決于居住者或這種供給設(shè)備的使用者的隨時的活動。所有這些波動都必須由作為能量儲存裝置的蓄電池來吸收。蓄電池連續(xù)不斷地被充入由太陽能板和風(fēng)車發(fā)出的變化著的電能，同時蓄電池也輸出用電器具隨時需要的電力。但是，蓄電池被設(shè)計成在正常的家庭用電過程中決不會完全放完電。
圖4表示出這種供給設(shè)備的太陽能板處于打開狀態(tài)，其上的鉸鏈在圖中的右側(cè)。很容易理解上面的箱形型材框架4可被轉(zhuǎn)動到靠在下面的箱形型材框架1上。還可以看到固定在這一供給設(shè)備的這一側(cè)上的支柱29和兩個彼此間有一小間距的垂向的型材22，它們把立柱10保持在它們的后面，并且立柱10也靠在緊固于這兩個型材22的槽鋼形型材上。把抱住立柱10的U形拉緊桿的有螺紋的端部穿過型材22和板件37，再擰上螺母38，就把立柱10固定住了。如果立柱10是由幾段以鉸鏈連接起來的，可把各段折180°而折疊起來。在折疊狀態(tài)，各段互相靠在一起，平放在箱形型材框架1的底板上。采用螺桿傳動機構(gòu)，可以分別轉(zhuǎn)動各個鉸鏈并將其固定在每一轉(zhuǎn)到的位置?？梢杂酶鱾€曲柄分別驅(qū)動各個傳動件，而各個傳動件又分別驅(qū)動各個螺桿(蝸桿)。
圖5表示出從箱形模件24的側(cè)面觀看在其內(nèi)部設(shè)有一個電動水泵。為了更好的理解，箱形模件24的這一側(cè)面被打開了。在該模件24里，一個內(nèi)部的中央隔壁40把這一模件分成兩半。每個箱形模件都是以這種方式由型材框架構(gòu)成的，其鋁型材或不銹鋼型材39類似于箱形型材框架1和4的型材，該型材的每一側(cè)有一T形槽。水泵41以其側(cè)面固定在隔壁40上，還可以看見用于驅(qū)動水泵41的電動機42和電動機的電纜43。水泵41的出水壓力可達(dá)820磅/英寸2，水泵41可通過軟管54和固定在隔壁40后側(cè)的一預(yù)過濾器從一附近的水源例如水池、溪流或水塘吸水。然后，水泵以820磅/英寸2的高壓把水通過高壓軟管和另一個高壓過濾器排出，這個高壓過濾器也是固定在隔壁40的后側(cè)。高壓軟管44還從這里返回水泵41而形成一個循環(huán)。在這個循環(huán)里維持820磅/英寸2的高壓。閥門45用于整個系統(tǒng)的排空。
圖6表示出箱形模件24的另一側(cè)，也就是隔壁40的后側(cè)。這里，預(yù)過濾器47具有一用紙或羊毛織物制成的過濾元件48，一商業(yè)等級的微孔陶瓷過濾器49安裝在預(yù)過濾器47的上面。該過濾器49具有一微孔尺度為0.2×10m-6的陶瓷薄膜。被水泵41通過軟管54抽吸的水首先經(jīng)過預(yù)過濾器47而后又通過軟管52回到水泵41，如圖5所示。水也被以820磅/英寸2的高壓從泵41通過高壓軟管打到陶瓷過濾器49。在陶瓷過濾器之后，一部分水經(jīng)由高壓軟管回到泵41，因而形成一個高壓水循環(huán)，在這個循環(huán)中維持820磅/英寸2的壓力。另一部分水通過軟管29到達(dá)一個水龍頭，從這個水龍頭可取用已經(jīng)過處理的水。
圖7表示出箱形模件26的內(nèi)部。其中包括處于非工作狀態(tài)的、帶有傳動軸轂的發(fā)電機17和管段18，還有一個用于插進(jìn)風(fēng)車尾部件15的支承桿14的插座65。這些零件構(gòu)成一個處在它們的保持件里的組件，由金屬帶60把這一組件緊緊地保持在保持件里，防止滑動。由管子夾箍63和桿子64把管段18連接于加強型材61，風(fēng)車尾部件15的支承桿14以螺紋固定在型材61上。風(fēng)車尾部件15是以螺紋緊固在加強型材61的另一側(cè)。風(fēng)車的葉片12存放在這一模件的頂面上，那些葉片被包起來，所以看不見。還可看到這一模件的下部型材上裝有幾個滾輪62，這便于使這一模件在箱形的型材框架1里移動。
圖8表示出圖7所表示的模件的另一側(cè)。可以看見，由四個裝成星形的葉片構(gòu)成的風(fēng)車尾部件15用螺釘緊固于加強型材61。在裝配狀態(tài)，這些葉片可使風(fēng)車對準(zhǔn)風(fēng)吹來的方向并使風(fēng)車穩(wěn)定在總的空氣流中。還可看見從發(fā)電機17引到插座65的電纜66，可以用一插頭從插座65獲得電流，插頭是在底面上因而看不見。
圖9表示出裝有蓄電池67的箱形模件25。設(shè)置了四個鉛酸蓄電池。這些蓄電池用于平緩發(fā)出的電能，削平發(fā)電的峰值和電耗的波動。這一模件的型材框架的中部高度較矮，逆變器/整流器單元固定在框架這一部分的頂面上，這一單元是用于把來自蓄電池的直流電變成110V或220V的交流電，同時也用于對發(fā)電機發(fā)出的電進(jìn)行整流而輸入蓄電池。還有，用于控制整個供給設(shè)備的電子控制裝置69也裝在該模件25里，控制裝置進(jìn)行太陽能板、發(fā)電機、蓄電池和電動水泵之間的總的電能管理。這一設(shè)備的所有主要構(gòu)成部分，包括太陽能板、蓄電池、逆變器/整流器、水泵、過濾器、反滲透裝置以及風(fēng)力發(fā)電機都可選用獲得認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。
可以用一種替代的方案來避免采用蓄電池，并且可以用氫來取代由太陽能和風(fēng)力發(fā)出的電能的儲存。為此，可在同一模件里裝一個氫發(fā)生器而不裝蓄電池。這種氫發(fā)生器通過用發(fā)出的直流電電解水而產(chǎn)生氫氣和氧氣，然后再用類似構(gòu)造的燃料電池燃燒氫氣和氧氣。
重要的是，要把這些構(gòu)成部分連接起來并集裝在一起而使這種供給裝置極其緊湊。風(fēng)力和太陽能可以理想地互補，并可把電能儲存起來，供至少一個4口之家的平均電力消耗，各個構(gòu)成部分和單元的模件化結(jié)構(gòu)便于很快適應(yīng)各種特殊需要。各模件24、25、26起到接口的作用，使這種供給設(shè)備能夠根據(jù)需要提供下列選擇蓄積由太陽能轉(zhuǎn)變成的電能，和/或蓄積由風(fēng)力發(fā)電機單獨發(fā)出的電能，和/或抽取不流動的水、流動的水或地下水，通過對一定的臟水進(jìn)行凈化處理而提供飲用水，給不同的用電器具提供電能，
利用燃料電池直流電-氫氣發(fā)生。
例如，在不需要供給水而需要供給更多的電能時，可把整個供水單元，就是模件24連同其各個構(gòu)成部分，換成裝蓄電池的另一個箱形模件。也可以把模件24里的供水單元換成裝風(fēng)車和發(fā)電機的另一個箱形模件26，這樣，在把這種供給設(shè)備安裝在有經(jīng)常性的強風(fēng)的地方并且這個地方不需要由這種供給設(shè)備供水時，就可用兩個風(fēng)車同時發(fā)電。相應(yīng)地，發(fā)出的電功率將顯著下降。還可以通過用更多的構(gòu)成部分使這種供給設(shè)備有更大的輸出功率，例如給它帶一個微型水力發(fā)電機，需要時，把水利發(fā)動機安裝在附近的流動的水中，其可提供約500W的電功率。用標(biāo)準(zhǔn)的部件，也就是用5塊各1平方米的太陽能板，共可發(fā)出650W的電功率，以及一個直徑約為兩米的風(fēng)車可發(fā)出高達(dá)約750W的電功率，一晝夜平均可發(fā)出25kWh的電能。在一種典型的應(yīng)用情況中，在24小時的周期里，發(fā)電機發(fā)出約17.5kWh的電能，可供任意使用，供水裝置提供約500升飲用水。
另一方面，在有長時間的強烈太陽光而沒有多大風(fēng)的地方以及在飲用水最為重要的地方，可把利用風(fēng)能的模件換成水處理模件，把用太陽能板發(fā)出的電能用于提供飲用水放在第一位，相應(yīng)地減少用于其它方面的電能，因為在這樣的區(qū)域其它方面是次要的。這樣，可使這種供給設(shè)備很快地適應(yīng)各種特殊需要?？梢栽诤芏虝r間內(nèi)用適當(dāng)?shù)牟考δ＜蛳渥舆M(jìn)行改換、快速連接并投入工作。
在一個特定的實施例中，可把整個供給設(shè)備安放在一個有動力的平面轉(zhuǎn)盤上，不用氣體彈簧，可以用活塞一油缸裝置來轉(zhuǎn)動太陽能板并將其保持在轉(zhuǎn)到的位置。如果具有用于控制驅(qū)動轉(zhuǎn)盤和活塞-油缸裝置的液壓泵的GPS系統(tǒng)(衛(wèi)星全球定位系統(tǒng))和適用的軟件，可在地球上的任何地方使這種供給設(shè)備最佳地跟蹤太陽光。使太陽能板始終跟著太陽轉(zhuǎn)并保持對射來的太陽光有理想的角度。圖10表示出怎樣使這種供給設(shè)備跟蹤太陽的位置。水平的環(huán)形管子導(dǎo)軌53支承在至少三個高度可調(diào)整的支承腳55上而形成一個支座，然后把導(dǎo)軌53校平或固定在地面上的一個水平位置。環(huán)形導(dǎo)軌53的直徑對應(yīng)于這一設(shè)備的四個輪子中沿每一對角方向的兩個輪子之間的距離。各輪子2有U形凹槽表面，在各輪子2被放在導(dǎo)軌53上時它們能可靠地運動，這樣，在輪子2上的供給設(shè)備就可在導(dǎo)軌53上繞其自身的垂向軸線轉(zhuǎn)動。用電動機56驅(qū)動至少一個輪子2，而且最好是同時驅(qū)動對角線方向的兩個輪子。電子控制裝置69是可編程邏輯控制的，所以，可通過驅(qū)動輪子轉(zhuǎn)動，使這種供給設(shè)備按照日歷上的日期和每天的時間跟蹤太陽的位置。
這種供給設(shè)備應(yīng)用起來非常輕巧；而且，它的工作不需要維護，也沒有排放物。其重量約為300kg，外形尺寸非常緊湊，體積僅為1立方米，所以，很容易把它運輸?shù)饺魏涡枰牡胤?，進(jìn)行安裝并投入工作。在有強風(fēng)勁吹的地方，建議在太陽能板打開時在這一設(shè)備的各個側(cè)面拉上固定于地面的牽索。
附圖標(biāo)號索引19.用于加強的中間支柱1.箱形型材框架20.角部支撐件2.在型材框架1的底面上的輪 21.氣體彈簧子22.用于穩(wěn)定立柱的型材3.型材框架1的頂面4.在型材框架1的頂上的箱形型材23.外圍的方形型材框架5的鉸鏈框架5.連接于型材框架4的周邊的 24.用于安裝水泵和過濾器的箱子外圍型材框架 25.用于安裝蓄電池和自動控制單元6.安裝在型材框架5里的太陽 的箱子能板 26.用于放置風(fēng)車和風(fēng)車尾部件的箱7.裝在型材框架4里的中央太 子陽能板27.各個箱子上的把手8.裝有中央太陽能板的型材 28.鉤子框架4的水平轉(zhuǎn)動軸線 29.軟管9.中央太陽能板和型材框架 430.軟管31.軟管29的接合件之間的、垂直于轉(zhuǎn)動軸線832.軟管30的接合件的縫隙33.接合件31的截止閥10.立柱 34.接合件32的截止閥11.風(fēng)車 35.接合件31的型材段12.風(fēng)車的葉片 36.接合件32的型材段13.用于裝配風(fēng)車的軸轂 37.板件14.風(fēng)車尾部件的支承桿 38.擰在U形拉緊桿上的螺母15.風(fēng)車尾部件 39.模件的型材16.方形框架(框架1的上側(cè)) 40.箱子24內(nèi)部的中央隔壁17.風(fēng)車的發(fā)電機 41.水泵18.管段 42.電動機
43.水泵41的電動機的電纜44.從陶瓷過濾器到水泵的高壓軟管45.用于系統(tǒng)排空的閥門46.角部支撐件47.預(yù)過濾器48.過濾器的過濾元件49.陶瓷薄膜過濾器50.吸入軟管51.從預(yù)過濾器到水泵的軟管52.從水泵到陶瓷過濾器的軟管53.環(huán)形管子導(dǎo)軌54.用于抽吸外面的水的軟管55.高度可調(diào)整的支承腳56.輪子2的驅(qū)動裝置60.用于固定發(fā)電機的金屬帶61.加強型材62.箱式框架的滾輪63.用于固定管段18的管夾64.管夾63上的桿子65.支承桿14的插座66.電動機的引出電纜67.蓄電池68.逆變器/整流器69.電控裝置
權(quán)利要求
1.一種從可再生能源得到的電力和/或水的供給設(shè)備，這種供給設(shè)備包括一個箱形型材框架(1)，其特征在于，所述箱形型材框架(1)的各個側(cè)面可形成處于其頂面所在的平面內(nèi)的可工作的諸太陽能板(6)，并且所形成的太陽能板的十”字形的布置可繞所述型材框架(1)的水平軸線傾斜。
2.如權(quán)利要求1所述的從可再生能源得到的電力和/或水的供給設(shè)備，其特征在于，作為接口工作的多個模件(24、25、26)安裝在所述箱形型材框架(1)的內(nèi)部，使所述供給設(shè)備可根據(jù)需要提供下列功能選擇蓄積由太陽能轉(zhuǎn)變成的電能，和/或蓄積由風(fēng)力發(fā)電機單獨發(fā)出的電能，和/或抽取不流動的水、流動的水或地下水，通過對被供來的臟水進(jìn)行凈化處理而提供飲用水，和/或給不同的用電器具提供電能，利用燃料電池直流電-氫氣發(fā)生。
3.如前面任一權(quán)利要求所述的從可再生能源得到的電力和/或水的供給設(shè)備，其特征在于所述箱形型材框架(1)以其底面支承在諸輪子(2)上，并且在從該框架上面可以看見的其方形頂面(3)上設(shè)置有一個箱形框架(16)，這個箱形框架(16)裝有一個太陽能板(7)并且以可繞一個水平軸線(8)轉(zhuǎn)動的方式連接于所述箱形型材框架(1)的一個頂邊，其中，在頂上的該方形框架(16)的四個側(cè)邊上都以可轉(zhuǎn)動的方式各連接有一個尺寸與之相同的、并裝有一個太陽能板(6)的外圍方形框架(5)，在所有五個框架(16；5)都轉(zhuǎn)到其下位時，所述五個框架形成一個立方體；以及，連接在外圍的各方形框架(5)可被轉(zhuǎn)到與位于中央的所述方形框架(16)成一個平面并且可被在轉(zhuǎn)到的這一位置鎖定于中央的所述方形框架(16)；中央的所述方形框架(16)可被鎖在其轉(zhuǎn)到的每一位置；以及，在所述箱形型材框架(1)的內(nèi)部空間，在其一個側(cè)面上，設(shè)置有一根伸縮套管式的立柱或由幾段構(gòu)成的立柱或可拆接的垂向立柱(10)，帶有幾個葉片(12)的風(fēng)車(11)、發(fā)電機(17)和風(fēng)車尾部件(15)可安裝在所述立柱(10)上，并且所述立柱(10)在其縮短狀態(tài)可被類似地放置在所述箱形型材框架(1)的內(nèi)部空間里；以及，所述箱形型材框架(1)內(nèi)裝有幾個箱形模件(24、25、26)，這些箱形模件可像抽屜一樣從一側(cè)被插進(jìn)、拉出并可被鎖在插進(jìn)的位置，其中，諸箱形模件之一裝有一個帶有蓄電池(67)的一個逆變器/整流器(68)或一個帶有燃料電池的直流電-氫發(fā)生器和用于控制所有電子器件的電子控制單元(69)，所述箱形模件中的另一個裝有所述風(fēng)車葉片(12)、帶有風(fēng)車軸轂的發(fā)電機(17)和所述風(fēng)車尾部件(15)，所述箱形模件中的再一個裝有一水泵(41)和過濾器(47)以及抽進(jìn)和輸出水的連接件。
4.如前面任一權(quán)利要求所述的從可再生能源得到的電力和/或水的供給設(shè)備，其特征在于，當(dāng)在所述箱形型材框架(1)的頂面上的方形太陽能板框架(16)向下轉(zhuǎn)到中央放平位置以及連接于所述框架(16)的各型材框架(5)翻轉(zhuǎn)到對所述框架(16)成直角時，就形成一個立方體形狀的箱子。
5.如前面任一權(quán)利要求所述的從可再生能源得到的電力和/或水的供給設(shè)備，其特征在于，支承在所述輪子(2)上的箱形型材框架(1)里裝有互相毗鄰并充滿框架(1)的內(nèi)部空間的三個箱形模件(24、25、26)，這些模件可像抽屜一樣精確地插進(jìn)所述型材框架(1)，其中，至少一個模件里裝有幾個蓄電池(67)、一個逆變器/整流器(68)和用于控制所有電子器件的電子控制裝置(69)，以及，至少一個模件里裝有用于供給飲用水的由電動機(42)驅(qū)動的水泵(41)和過濾器(47)。
6.如前面任一權(quán)利要求所述的從可再生能源得到的電力和/或水的供給設(shè)備，其特征在于，所述過濾器包括用于提供飲用水的紫外線處理設(shè)備和/或反滲透裝置。
7.如前面任一權(quán)利要求所述的從可再生能源得到的電力和/或水的供給設(shè)備，其特征在于，可繞所述水平軸線(18)轉(zhuǎn)動的所述上面的箱形型材框架(4)可由一端固定在下面的箱形型材框架(1)上的兩個氣體彈簧(21)支撐起來，其中，可調(diào)整的支承桿件是位于所述上面的型材框架(4)和所述下面的箱形型材框架(1)之間，用所述可調(diào)整的支撐件可把所述上面的型材框架(4)鎖定在其轉(zhuǎn)動到的每一個位置，以及，裝有所述太陽能板(6)的所述型材框架(5)可由一端支承在所述上面的型材框架4的下邊緣處的兩個氣體彈簧支撐起來。
8.如權(quán)利要求5到7中的任一權(quán)利要求所述的從可再生能源得到的電力和/或水的供給設(shè)備，其特征在于它包括一個作為附帶支座的水平的環(huán)形管子導(dǎo)軌(53)，該導(dǎo)軌具有至少三個高度可調(diào)整的支承腳(55)并可被在地面上校平或可被以水平姿態(tài)固定在地面上；以及，所述環(huán)形導(dǎo)軌(53)的直徑對應(yīng)于這一供給設(shè)備的四個輪子(2)中沿每一對角方向的兩個輪子之間的距離，所述輪子(2)具有U形凹槽表面，這樣，所述供給設(shè)備可在環(huán)形導(dǎo)軌(53)上繞其自身的垂向軸線轉(zhuǎn)動。
9.如權(quán)利要求5到7中的任一權(quán)利要求所述的從可再生能源得到的電力和/或水的供給設(shè)備，其特征在于，所述輪子(2)中的至少一個可由一個電動機(56)驅(qū)動，并且所述電子控制裝置(69)是可編程邏輯控制的，因此，可以通過驅(qū)動輪子轉(zhuǎn)動使所述供給設(shè)備按照日歷上的日期和每天的時間跟蹤太陽的位置。
10.如前面任一權(quán)利要求所述的從可再生能源得到的電力和/或水的供給設(shè)備，其特征在于，可以用幾個液壓油缸-活塞裝置或用電動機改變所述中央太陽能板的轉(zhuǎn)動位置，并且可以用GPS的數(shù)據(jù)控制那些油缸-活塞裝置或電動機，因此可以確保在地球上的任何地方都可使這種供給設(shè)備最佳地跟蹤太陽的位置。
全文摘要
一種從可再生能源得到的電能和水的供給設(shè)備，它有一箱形型材框架(1)，該框架(1)的底面支承在諸輪子(2)上，框架(1)的頂面上裝有一方形框架(16)，該框架(16)里裝一太陽能板(7)?？蚣?16)可依靠它和框架(1)的一上邊緣之間的鉸鏈繞框架(1)的頂面上的一條水平軸線(8)轉(zhuǎn)動。四個尺寸相同的并分別裝有一個太陽能板(6)的外圍方形框架(5)以鉸鏈連接在方形框架(16)的各個側(cè)邊上，當(dāng)這五個方形框架(16、5)都處于其下位時它們一起形成一個立方體的形狀。各外圍框架(5)可轉(zhuǎn)動到處于中央框架(16)的平面內(nèi)并可被相對于框架(16)鎖定在各自轉(zhuǎn)到的位置?？蚣?1)里裝有三箱形模件(24、25、26)，它們可被像抽屜一樣從一側(cè)推進(jìn)框架(1)并被鎖在推進(jìn)的位置，各個模件有不同的功能，諸如分別用于儲存由太陽能和風(fēng)能發(fā)出的電能，用于抽水，用于把抽來的水處理成飲用水，用于供電，利用燃料電池直流電－氫氣發(fā)生。
文檔編號F24J2/54GK1802504SQ200480015585
公開日2006年7月12日 申請日期2004年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月7日
發(fā)明者羅伯特·尼德雷爾 申請人:羅伯特·尼德雷爾, 烏爾斯·霍伊特勒