CN101943102A - 水力发电装置及安装水力发电装置的厨卫设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水力发电装置及安装该水力发电装置的厨卫设备。所述水力发电装置包括机架、安装在机架内的水力组件以及发电机组件。其中所述机架设有收容水力组件的第一收容腔、收容发电机组件的第二收容腔以及与第一收容腔连通的水流通道。其中第一收容腔和第二收容腔相互隔离。所述水力组件包括受水流冲击而转动的叶轮以及随叶轮一起转动的主动轮。所述发电机组件包括与主动轮配合的从动轮、与从动轮连接并可与从动轮一起转动的转子以及与转子配合的定子。主动轮与从动轮为多极性的永磁体。所述从动轮在磁耦合力的作用下与主动轮一起转动。通过这样设置，使得发电机组件与水完全隔离而克服现有技术中的不足，水力发电装置运行可靠。

Description

水力发电装置及安装水力发电装置的厨卫设备

【技术领域】

本发明涉及一种主要应用于厨卫领域内的小型水力发电装置及安装该水力发电装置的厨卫设备。

【背景技术】

现有技术中，水力发电技术已经被广泛应用于大型水力发电设备中。随着科技的发展以及倡导低碳社会的形势下，近年来水力发电技术也被应用到厨卫领域内，例如具有水力发电装置的水龙头以及小便器等。一般来讲，所述水力发电装置主要包括被安装在水管流道内的水力涡轮(或称“叶轮”)、被固定在水力涡轮的转轴上的磁铁转子以及具有绕组线圈的定子。所述水力涡轮在水流的驱动下进行旋转，并带动磁铁转子一起转动。所述磁铁转子相对定子转动，切割磁力线，使得流向磁铁转子和定子的磁通流发生变化，从而使得定子的绕组线圈产生电流，对磁通流的变化进行抑制。该电流被整流后存储在储能设备中而实现水力发电的目的。

然而，由于水力涡轮需要水流驱动转动，因此该水力发电装置需浸在水中。所述转轴直接连接水力涡轮和磁铁转子，无法做到有效密封，磁铁转子无法做到与水完全隔离。在磁场力的作用下，容易在磁铁转子的周围吸附水中的磁性物质，至使整个水力发电装置效率降低，甚至运转失效。同时，现有技术中水力发电装置结构也比较复杂，不利于维护。

因此，业界需要一种工作更为可靠的水力发电装置以及安装该水力发电装置的厨卫设备，以改善或克服现有技术中的诸多不足。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种运行可靠的水力发电装置以及安装该水力发电装置的厨卫设备。

本发明的目的，可以通过以下技术方案之一实现：一种水力发电装置，包括机架、安装在机架内的水力组件以及发电机组件。其中机架设有收容水力组件的第一收容腔、收容发电机组件的第二收容腔以及与第一收容腔连通的水流通道，其中第一收容腔和第二收容腔相互隔离。所述机架在第一收容腔和第二收容腔之间设有一中间壁。水力组件包括：导流体、位于导流体下方的叶轮、与叶轮配合的主动轮支架以及中心轴。所述叶轮与主动轮支架绕着中心轴转动。其中导流体设有疏导水流的进水孔。叶轮包括叶片以及第一啮合部。主动轮支架包括主体部以及与第一啮合部配合的第二啮合部。其中主动轮支架还包括一内嵌在主体部内的主动轮。该主动轮为多极性的永磁体。所述发电机组件包括：与主动轮配合的从动轮、壳体、安装在壳体内的转子、定子以及将从动轮和转子连接在一起的转轴。所述从动轮为多极性的永磁体。所述主动轮和从动轮对应设置在机架中间壁的上下两侧。

进一步地，主动轮支架还包括内嵌在主体部内的一屏蔽片。该屏蔽片安装在主动轮的上面。

进一步地，第一收容腔和第二收容腔呈竖直方式设置在机架内，而水流通道位于第二收容腔的一侧。

进一步地，中心轴和转轴位于同一轴线上。

本发明的目的，可以通过以下技术方案之二实现：一种安装水力发电装置的厨卫设备，水力发电装置安装在厨卫设备的水管上。水力发电装置包括机架、安装在机架内的水力组件以及发电机组件。其中机架设有收容水力组件的第一收容腔、收容发电机组件的第二收容腔以及与第一收容腔连通的水流通道，其中第一收容腔和第二收容腔相互隔离。所述机架在第一收容腔和第二收容腔之间设有一中间壁。水力组件包括：导流体、位于导流体下方的叶轮、与叶轮配合的主动轮支架以及中心轴，所述叶轮与主动轮支架绕着中心轴转动。其中导流体设有疏导水流的进水孔。叶轮包括叶片以及第一啮合部。主动轮支架包括主体部以及与第一啮合部配合的第二啮合部。其中主动轮支架还包括一内嵌在主体部内的主动轮。该主动轮为多极性的永磁体。所述发电机组件包括：与主动轮配合的从动轮、壳体、安装在壳体内的转子、定子以及将从动轮和转子连接在一起的转轴。所述从动轮为多极性的永磁体。所述主动轮和从动轮对应设置在机架中间壁的上下两侧。

进一步地，主动轮支架还包括内嵌在主体部内的一屏蔽片。该屏蔽片安装在主动轮的上面。

进一步地，第一收容腔和第二收容腔呈竖直方式设置在机架内，而水流通道位于第二收容腔的一侧。

进一步地，中心轴和转轴位于同一轴线上。

进一步地，机架为圆柱体形，两端设有与厨卫设备水管连接的管螺纹。

进一步地，所述厨卫设备为自动感应水龙头。

本发明的目的，可以通过以下技术方案之三实现：一种水力发电装置，包括机架、安装在机架内的水力组件以及发电机组件。其中所述机架设有收容水力组件的第一收容腔、收容发电机组件的第二收容腔以及与第一收容腔连通的水流通道。其中第一收容腔和第二收容腔相互隔离。所述水力组件包括受水流冲击而转动的叶轮以及随叶轮一起转动的主动轮。所述发电机组件包括与主动轮配合的从动轮、与从动轮连接并可与从动轮一起转动的转子以及与转子配合的定子。所述主动轮与从动轮为多极性的永磁体。所述从动轮在磁耦合力的作用下与主动轮一起转动。

进一步地，主动轮被绝缘防腐材料包覆。

进一步地，主动轮面对从轮轮一侧的另一侧还设有一屏蔽片。该屏蔽片也被绝缘防腐材料包覆。

本发明的目的，可以通过以下技术方案之四实现：一种安装水力发电装置的厨卫设备，水力发电装置安装在厨卫设备的水管上。水力发电装置包括机架、安装在机架内的水力组件以及发电机组件。其中所述机架设有收容水力组件的第一收容腔、收容发电机组件的第二收容腔以及与第一收容腔连通的水流通道。其中第一收容腔和第二收容腔相互隔离。所述水力组件包括受水流冲击而转动的叶轮以及随叶轮一起转动的主动轮。所述发电机组件包括与主动轮配合的从动轮、与从动轮连接并可与从动轮一起转动的转子以及与转子配合的定子。所述主动轮与从动轮为多极性的永磁体。所述从动轮在磁耦合力的作用下与主动轮一起转动。

进一步地，主动轮被绝缘防腐材料包覆。

进一步地，主动轮面对从轮轮一侧的另一侧还设有一屏蔽片。该屏蔽片也被绝缘防腐材料包覆。

进一步地，机架为圆柱体形，两端设有与厨卫设备水管连接的管螺纹。

进一步地，所述厨卫设备为自动感应水龙头。

与现有技术相比，本发明水力发电装置通过主动轮和从动轮之间的磁耦合结构，使得水力组件叶轮的转动力可以有效传递给发电机组件。进一步地，通过该磁耦合方式，使得发电机组件与水完全隔离，从而克服了现有技术中所存在的发电机组件转子周围吸附水中的磁性物质而致使整个水力发电装置失效等的缺陷，而实现可靠运行。相应地，安装该水力发电装置的厨卫设备也能有效利用该水力发电装置的电力，并可靠工作。

【附图说明】

图1是本发明水力发电装置的立体组合图；

图2是本发明水力发电装置的分解示意图；

图3是主动轮支架的分解示意图。

图4是沿图1中A-A线的剖视示意图。

【实施方式】

下面参照附图具体介绍本发明的实施例。应该指出的是，附图的目的只是便于对本发明具体实施例的说明，不是一种多余的叙述或是对本发明范围的限制，此外，附图没有必要按比例画出。

请参阅图1至图2所示，本发明水力发电装置100，包括机架1、安装在机架1内的水力组件2以及发电机组件3。

在图1至图4所示的本申请一优选的实施方式中，所述机架1大致为圆柱体形。所述机架1包括收容水力组件2的第一收容腔11、收容发电机组件3的第二收容腔12以及水流通道13。其中第一收容腔11位于第二收容腔12的上方，两者成竖直方式设置，且所述第一收容腔11与第二收容腔12相互隔离，不连通。而所述水流通道13与第一收容腔11相连通，且位于第二收容腔12的一侧。所述机架1还包括一位于第一收容腔11与第二收容腔12之间的中间壁14。另外，机架1还包括当发电机组件3收容于第二收容腔12内而将发电机组件3与外界阻隔的盖板15。

参照图2所示，所述水力组件2包括导流体21、位于导流体21下方的叶轮22、与叶轮22配合的主动轮支架23以及中心轴24。其中，所述导流体21上设有若干起到疏导水流作用的进水孔211。水流通过该进水孔211冲击叶轮22而让叶轮22转动起来。所述导流体21还包括位于导流体21中心并贯穿导流体21设置的第一通孔212。

所述叶轮22包括设置在叶轮22外周的若干叶片221、设置在叶轮22下部的第一啮合部222以及位于叶轮22中心并贯穿叶轮22设置的第二通孔223。所述水力组件2安装好后，所述叶轮22的叶片221正好位于导流体21进水孔211的下方。所述水流经过进水孔211冲击叶片221而使得叶片221带动叶轮22转动。所述叶片221的结构与尺寸以获得叶轮22高转速为设计要求。

结合图2和图3所示，所述主动轮支架23包括主体部231、设置在主体部231上面与叶轮22第一啮合部222配合的第二啮合部232以及位于该主动轮支架23中心并贯穿主动轮支架23设置的第三通孔233。所述主体部231内嵌安装了主动轮25及屏蔽片26。其中主动轮25为一具有多极性的永磁体。所述屏蔽片26为导磁材料，位于主动轮25的上面。所述主动轮25及屏蔽片26被绝缘防腐材料完全密封包裹。由于主动轮25为多极性的永磁体，在主动轮25的上面存在很多磁力线而容易吸附水流中的磁性杂质。在主动轮25上面设置一屏蔽片26，使得主动轮25上面的磁力线都被屏蔽片26有效屏蔽，而使得水流中的磁性杂质不易被主动轮25吸附，因此屏蔽片26起到屏蔽主动轮25磁场的作用。

继续结合图4所示，安装时，所述中心轴24穿过导流体21的第一通孔212、叶轮22的第二通孔223以及主动轮支架23的第三通孔233。所述水力组件2安装到机架1的第一收容腔11内。所述导流体21与机架1固定。所述中心轴24的一端位于第一通孔212内，另一端位于在机架1中间壁14上相应的槽道141内。安装好后，所述主动轮25位于机架1中间壁14的上方，且贴近中间壁14设置。所述叶轮22与主动轮支架23通过第一啮合部222与第二啮合部232啮合在一起，并以中心轴24为中心，绕着中心轴24进行转动。其中，所述中心轴24可以为定轴。在本发明一优选的实施方式中，所述中心轴24固定在槽道141内。诚然，所述中心轴24也可以为旋转轴。

所述水力组件2还包括起到过滤水流杂质作用的进水滤网27。该进水滤网27安装在水力组件2的最前端，防止水流内的杂质通过导流体21进入叶轮22内而影响叶轮22正常工作。

参照图2和图4所示，所述发电机组件3包括：壳体30、从动轮31、转子32、与转子32配合的定子33、转轴34以及导线35。所述从动轮31位于发电机组件3的最上层。所述转子32与定子33安装在壳体30内，定子33固定在壳体3内，转子32位于定子33的中间。一般来讲，转子32为多极性的永磁体，而定子33上设有绕组线圈，可产生感应电动势和感应电流。

所述转轴34的两轴端收容于发电机组件3壳体30相应的槽道(未标号)内。所述转轴34将从动轮31与转子32连接在一起。当所述从动轮31发生转动时，通过转轴34带动转子32一起转动。在图1至4所示的实施方式中，从动轮31与转子32通过转轴34连接。诚然，在另一实施方式中，从动轮31与转子32之间也可以通过设置单独的连接件而将两者连接。另外，所述导线35与定子33的绕组线圈连接在一起。

如图4所示，安装时，所述发电机组件3安装到机架1的第二收容腔12内。对应于主动轮25的位置，所述从动轮31位于机架1中间壁14的下方，且贴近中间壁14设置。即，所述从动轮31与主动轮25对应设置在机架1的中间壁14的上下两侧。所述屏蔽片26位于主动轮25的上面，即屏蔽片26位于主动轮25面对从动轮31一侧的另一侧。所述转轴34与中心轴24位于同一轴线上。发电机组件3收容于第二收容腔12内后，所述盖板15将发电机组件3与外界阻隔。由于第二收容腔12本身与第一收容腔11和水流通道13隔离，设置盖板15可以使得发电机组件3可以完全与外界隔离。所述盖板15上设置让导线35引出的引出孔(未图示)。

所述从动轮31亦为一具有多极性的永磁体。由于从动轮31与主动轮25对应设置在机架1的中间壁14的两侧，主动轮25和从动轮31之间产生对应的磁极吸引力(磁耦合力)。当主动轮25转动时，从动轮31在磁耦合力的作用下随着主动轮25发生转动。所述从动轮31带动转子32一起转动。当所述转子32在定子33中转动，做切割磁力线的运动，而使得定子33的绕组线圈上产生电流。该电流通过导线35输出至厨卫设备上的储能单元内。

结合上面的描述，本发明水力发电装置100在工作时，水流从水力组件2进入，经过进水滤网27从导流体21的进水孔211流出并对叶轮22的叶片221实现冲击。叶片221在水流的冲击下开始转动，并带动与叶轮22啮合的主动轮支架23一起转动。此时，由于主动轮25与从动轮31在磁耦合力的作用下，主动轮25带动从动轮31一起转动。进一步地，转子32随着从动轮31一起转动而在变化磁场中切割磁力线而使得定子33的绕组线圈上产生电流，并通过导线35输出至相应的储能单元内，完成水力发电。而水流在经过水力组件2后，从第一收容腔11进入水流通道13而流出。

图1至图4所示的实施方式为本发明水力发电装置100一优选的实施方式。在图1至图4所示的优选实施方式中，所述叶轮22与主动轮支架23为单独设置。所述叶轮22与主动轮支架23之间通过第一啮合部222、第二啮合部232实现联动。这样设置可使得叶轮22与主动轮支架23易于生产制造。诚然，在本申请另一实施方式中，所述叶轮22与主动轮支架23也可为一体设置，而无需在叶轮22与主动轮支架23之间设置啮合结构。

在图1至图4所示的优选实施方式中，设置了导流体21并在导流体21上开设了若干疏导水流的进水孔211，使得从进水孔211出来的水流直接作用在叶轮22的叶片221上。在本申请另一实施方式中，不设置导流体21，通过优化叶轮22结构而水流直接作用在叶轮22的叶片221上并驱动叶轮22转动。

在图1至图4所示的优选实施方式中，所述水流从叶轮22的上面流入，叶轮22的叶片221形成正面的冲击而使得叶轮22转动。在本申请另一实施方式中，调整叶轮22结构，所述水流从叶轮22的侧面流入，对叶轮的叶片221形成侧面的冲击而使得叶轮22转动。

本发明水力发电装置100采用磁耦合传动结构，将主动轮25与从动轮31设置为多极性的永磁体，使得从动轮31在与主动轮25完全不接触的情况下，亦能有效的随着主动轮25转动。这样设置，使得水力组件2叶轮22的转动力可以有效传递给发电机组件3，而进一步使得发电机组件3与水完全隔离，从而克服了现有技术中所存在的转子周围吸附水中的磁性物质而致使整个水力发电装置失效等的缺陷。相比现有技术，本发明水力发电装置100运行更可靠。

更进一步地，本发明水力发电装置100在主动轮25的上面设置屏蔽片26，实现磁屏蔽，而使得水流中的磁性杂质不易被主动轮25吸附。通过这样设置，使得本发明水力发电装置100运行更可靠、有效。

本发明水力发电装置100为小型水力发电设备，应用于厨卫领域内，安装在相应的厨卫设备的水管上并为该厨卫设备提供电力。所述的厨卫设备包括水龙头、花洒、小便器以及大便器等。在本发明一优选的实施方式中，所述水力发电装置100安装在自动感应水龙头上。安装该水力发电装置100的水龙头，包括感应目标物(如人体或人手等)的感应器、出水阀门以及根据感应器的感应信号而控制出水阀门开关的控制器。所述水力发电装置100安装在自动感应水龙头的水管上。所述水力发电装置100的导线35连接到储能单元上并与自动感应水龙头的控制器电性连接，而使得水力发电装置100发的电可以作为自动感应水龙头的电源使用。诚然，在储能单元内的电能作为水龙头电源使用之前，一般需增加整流单元或升压单元等功能单元进行预处理，此为业界一般之技术，在本申请中不加以详细论述。

优选地，如将图1至图4所示的实施方式中的水力发电装置100安装在自动感应水龙头的水管上。所述机架1两端设有管螺纹(未标号)。该两端可以直接连接在自动感应水龙头的水管上。水流从该水力发电装置100的一端流入，并从另一端流出，并达到自动感应水龙头出水口流出。该优选实施方式中的水力发电装置100为圆柱体形，在设计上与自动感应水龙头的管道融为一体。安装该水力发电装置100的自动感应水龙头，结构紧凑且安装方便、易于维护。

虽然上面已经揭示了本发明的具体实施方式，但是它们不是本发明范围的局限，熟知本技术领域的人员对以上所述具体实施的修改和变化也包含在本发明的范围之内。

Claims (18)

1.一种水力发电装置，其特征在于：包括机架、安装在机架内的水力组件以及发电机组件；其中机架设有收容水力组件的第一收容腔、收容发电机组件的第二收容腔以及与第一收容腔连通的水流通道，其中第一收容腔和第二收容腔相互隔离，所述机架在第一收容腔和第二收容腔之间设有一中间壁；水力组件包括：导流体、位于导流体下方的叶轮、与叶轮配合的主动轮支架以及中心轴，所述叶轮与主动轮支架绕着中心轴转动；其中导流体设有疏导水流的进水孔；叶轮包括叶片以及第一啮合部；主动轮支架包括主体部以及与第一啮合部配合的第二啮合部，其中主动轮支架还包括一内嵌在主体部内的主动轮，该主动轮为多极性的永磁体；所述发电机组件包括：与主动轮配合的从动轮、壳体、安装在壳体内的转子、定子以及将从动轮和转子连接在一起的转轴；所述从动轮为多极性的永磁体；所述主动轮和从动轮对应设置在机架中间壁的上下两侧。

2.如权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于：主动轮支架还包括内嵌在主体部内的一屏蔽片，该屏蔽片安装在主动轮的上面。

3.如权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于：第一收容腔和第二收容腔呈竖直方式设置在机架内，而水流通道位于第二收容腔的一侧。

4.如权利要求1所述的水力发电装置，其特征在于：中心轴和转轴位于同一轴线上。

5.一种安装水力发电装置的厨卫设备，水力发电装置安装在厨卫设备的水管上，其特征在于：水力发电装置包括机架、安装在机架内的水力组件以及发电机组件；其中机架设有收容水力组件的第一收容腔、收容发电机组件的第二收容腔以及与第一收容腔连通的水流通道，其中第一收容腔和第二收容腔相互隔离；所述机架在第一收容腔和第二收容腔之间设有一中间壁；水力组件包括：导流体、位于导流体下方的叶轮、与叶轮配合的主动轮支架以及中心轴，所述叶轮与主动轮支架绕着中心轴转动；其中导流体设有疏导水流的进水孔；叶轮包括叶片以及第一啮合部；主动轮支架包括主体部以及与第一啮合部配合的第二啮合部，其中主动轮支架还包括一内嵌在主体部内的主动轮，该主动轮为多极性的永磁体；所述发电机组件包括：与主动轮配合的从动轮、壳体、安装在壳体内的转子、定子以及将从动轮和转子连接在一起的转轴；所述从动轮为多极性的永磁体；所述主动轮和从动轮对应设置在机架中间壁的上下两侧。

6.如权利要求5所述的安装水力发电装置的厨卫设备，其特征在于：主动轮支架还包括内嵌在主体部内的一屏蔽片，该屏蔽片安装在主动轮的上面。

7.如权利要求5所述的安装水力发电装置的厨卫设备，其特征在于：第一收容腔和第二收容腔呈竖直方式设置在机架内，而水流通道位于第二收容腔的一侧。

8.如权利要求5所述的安装水力发电装置的厨卫设备，其特征在于：中心轴和转轴位于同一轴线上。

9.如权利要求5所述的安装水力发电装置的厨卫设备，其特征在于：机架为圆柱体形，两端设有与厨卫设备水管连接的管螺纹。

10.如权利要求5所述的安装水力发电装置的厨卫设备，其特征在于：所述厨卫设备为自动感应水龙头。

11.一种水力发电装置，其特征在于：包括机架、安装在机架内的水力组件以及发电机组件；其中所述机架设有收容水力组件的第一收容腔、收容发电机组件的第二收容腔以及与第一收容腔连通的水流通道，其中第一收容腔和第二收容腔相互隔离；所述水力组件包括受水流冲击而转动的叶轮以及随叶轮一起转动的主动轮；所述发电机组件包括与主动轮配合的从动轮、与从动轮连接并可与从动轮一起转动的转子以及与转子配合的定子；所述主动轮与从动轮为多极性的永磁体，所述从动轮在磁耦合力的作用下与主动轮一起转动。

12.如权利要求11所述的水力发电装置，其特征在于：主动轮被绝缘防腐材料包覆。

13.如权利要求12所述的水力发电装置，其特征在于：主动轮面对从轮轮一侧的另一侧还设有一屏蔽片，该屏蔽片也被绝缘防腐材料包覆。

14.一种安装水力发电装置的厨卫设备，水力发电装置安装在厨卫设备的水管上，其特征在于：水力发电装置包括机架、安装在机架内的水力组件以及发电机组件；其中所述机架设有收容水力组件的第一收容腔、收容发电机组件的第二收容腔以及与第一收容腔连通的水流通道，其中第一收容腔和第二收容腔相互隔离；所述水力组件包括受水流冲击而转动的叶轮以及随叶轮一起转动的主动轮；所述发电机组件包括与主动轮配合的从动轮、与从动轮连接并可与从动轮一起转动的转子以及与转子配合的定子；所述主动轮与从动轮为多极性的永磁体，所述从动轮在磁耦合力的作用下与主动轮一起转动。

15.如权利要求14所述的安装水力发电装置的厨卫设备，其特征在于：主动轮被绝缘防腐材料包覆。

16.如权利要求15所述的安装水力发电装置的厨卫设备，其特征在于：主动轮面对从轮轮一侧的另一侧还设有一屏蔽片，该屏蔽片也被绝缘防腐材料包覆。

17.如权利要求14所述的安装水力发电装置的厨卫设备，其特征在于：机架为圆柱体形，两端设有与厨卫设备水管连接的管螺纹。

18.如权利要求14所述的安装水力发电装置的厨卫设备，其特征在于：所述厨卫设备为自动感应水龙头。

Images