[發(fā)明專利]基于微型水斗與PVDF膜壓電技術(shù)的復(fù)合雨水發(fā)電裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310308503.0
• 申請(qǐng)日: 2013-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN103343725A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何玉榮;高展;陳梅潔;安成;鄭艷;唐天琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F03B13/00
• 分類號(hào): F03B13/00;F03B1/02;H02N2/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于微型水斗與PVDF膜壓電技術(shù)的復(fù)合雨水發(fā)電裝置，屬于水力發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)

伴隨著人類文明的進(jìn)步，能源與環(huán)境已經(jīng)成為21世紀(jì)人類社會(huì)發(fā)展面臨的重大核心問題。目前廣泛使用的煤炭、石油以及天然氣等化石能源給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響和破壞，且其儲(chǔ)量正在日益減少，價(jià)格也在不斷攀升，由此引發(fā)的能源危機(jī)和戰(zhàn)爭(zhēng)也日趨增多。為了實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)一方面必須“開源”，即開發(fā)核電、風(fēng)電等新能源和可再生能源，另一方面還要“節(jié)流”，即調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，大力實(shí)施節(jié)能減排。雨水作為清潔綠色的可再生能源，有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。目前，城市中的高層建筑越?lái)越多，降落到樓頂?shù)挠晁?jīng)過排水管道排到地面，這些雨水所蘊(yùn)含的重力勢(shì)能是非?？捎^的。如果合理利用這部分雨水的勢(shì)能進(jìn)行發(fā)電，將產(chǎn)生電能用于路燈或緊急照明系統(tǒng)，將在一定程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

現(xiàn)有的可供選擇的雨水發(fā)電方案有三種，分別是陣列式分布發(fā)電、匯流式集中發(fā)電和混合式一體化發(fā)電系統(tǒng)。這些雨水發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用存在初期投入較大、安裝調(diào)試過程繁瑣等問題，匯流式集中發(fā)電和混合式一體化發(fā)電系統(tǒng)還存在過分依賴整個(gè)建筑的集水與導(dǎo)流系統(tǒng)的問題，缺乏因地制宜的靈活性。一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)往往只應(yīng)用在某個(gè)具體的建筑物上，普適性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有雨水發(fā)電裝置成本高、安裝調(diào)試過程繁瑣的問題，提供了一種基于微型水斗與PVDF膜壓電技術(shù)的復(fù)合雨水發(fā)電裝置。

本發(fā)明所述基于微型水斗與PVDF膜壓電技術(shù)的復(fù)合雨水發(fā)電裝置，它包括排雨管道的入水口設(shè)置水位自動(dòng)控制單元，在水位自動(dòng)控制單元的下方設(shè)置微型水斗發(fā)電單元，在排雨管道的出水口設(shè)置PVDF壓電模塊發(fā)電單元；

水位自動(dòng)控制單元包括浮球、V型連桿、具有通孔的隔板、閥門和磁鐵，

V型連桿固定在排雨管道的內(nèi)側(cè)壁上，V型連桿的上分支和下分支沿固定在排雨管道的支點(diǎn)上下轉(zhuǎn)動(dòng)，V型連桿下方設(shè)置有具有通孔的隔板，

具有通孔的隔板嵌入排雨管道的內(nèi)腔，閥門與具有通孔的隔板上的通孔相配合，閥門的固定端與具有通孔的隔板連接，閥門的自由端通過繩索與V型連桿的下分支連接；閥門的自由端還通過繩索與浮球的下端連接；磁鐵設(shè)置在具有通孔的隔板上表面的閥門固定端位置；

微型水斗發(fā)電單元包括微型水斗輪轂、m個(gè)微型水斗葉片、主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、皮帶和水斗發(fā)電電路；m為大于或等20的正整數(shù)；

沿微型水斗輪轂圓周均勻設(shè)置m個(gè)微型水斗葉片，所有微型水斗葉片的凹槽朝向一致，且保證任一時(shí)刻均有位于具有通孔的隔板的通孔下方的微型水斗葉片，通孔下方的微型水斗葉片的凹槽朝上；

微型水斗輪轂的主軸上設(shè)置主動(dòng)輪、從動(dòng)輪設(shè)置在排雨管道的外側(cè)壁上，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間通過皮帶配合聯(lián)動(dòng)；從動(dòng)輪的動(dòng)能輸出端連接水斗發(fā)電電路的動(dòng)能輸入端，水斗發(fā)電電路輸出電能；

PVDF壓電模塊發(fā)電單元包括PVDF壓電膜和PVDF發(fā)電電路，PVDF壓電膜設(shè)置在微型水斗發(fā)電單元下方，并嵌入排雨管道內(nèi)，PVDF壓電膜與具有通孔的隔板平行；PVDF壓電膜的雨水震動(dòng)動(dòng)能輸出端連接PVDF發(fā)電電路的動(dòng)能輸入端，PVDF發(fā)電電路輸出電能。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：針對(duì)現(xiàn)有的雨水發(fā)電系統(tǒng)存在的問題，本發(fā)明復(fù)合雨水發(fā)電裝置實(shí)現(xiàn)了雨水發(fā)電裝置的模塊化，可靈活安裝在不同的建筑物的排雨系統(tǒng)上，提高了靈活性與普適性。裝置制作簡(jiǎn)單，利用了生活中的廢棄物與簡(jiǎn)易的機(jī)械零件，降低了成本，實(shí)現(xiàn)了廢物利用、節(jié)能環(huán)保的目的。

本發(fā)明復(fù)合雨水發(fā)電裝置可分為三個(gè)主要模塊，分別是水位自動(dòng)控制單元、微型水斗發(fā)電單元和PVDF壓電模塊發(fā)電單元。每個(gè)單元相互獨(dú)立，可以根據(jù)建筑物的實(shí)際情況分別安裝在排雨管道的不同部位；每個(gè)單元又相互聯(lián)系，組成一個(gè)有機(jī)的整體，共同實(shí)現(xiàn)雨水能量多級(jí)利用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述基于微型水斗與PVDF膜壓電技術(shù)的復(fù)合雨水發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是微型水斗發(fā)電模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是PVDF膜壓發(fā)電電路圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：下面結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于微型水斗與PVDF膜壓電技術(shù)的復(fù)合雨水發(fā)電裝置，它包括排雨管道6的入水口設(shè)置水位自動(dòng)控制單元，在水位自動(dòng)控制單元的下方設(shè)置微型水斗發(fā)電單元，在排雨管道6的出水口設(shè)置PVDF壓電模塊發(fā)電單元；

水位自動(dòng)控制單元包括浮球1、V型連桿2、具有通孔的隔板5、閥門3和磁鐵4，