CN104747356A - 水流发电装置、水流发电感应机构及感应洁具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水流发电装置、水流发电感应机构及感应洁具，适于安装在家用、民用、公用给排水系统的水管(1)中，所述水流发电装置包括水流驱动装置，置于所述水管(1)的水流(9)中，利用水流(9)动能转换为机械能；发电装置，连接所述水流驱动装置，通过所述水流驱动装置传递的机械能转换为电能；储能装置，连接所述发电装置，用于存储所述电能。本发明提供的水流发电装置充分利用了水流动能的特点，可广泛适用于家用、民用、公用的给排水系统的水管中，为部分家用、民用、公用电器设备供电，尤其是用于感应洁具中，省去了直流电源(如电池)或交流电源的使用，节约了电能，环保，有利于推广应用。

Description

水流发电装置、水流发电感应机构及感应洁具

技术领域

本发明涉及感应洁具技术领域，尤其是涉及一种水流发电装置、水流发电感应机构及使用该发电感应机构的感应洁具。该水流发电装置还可以应用于其它领域，诸如区间照明、办公、生活电器供电领域。

背景技术

感应洁具是洁具配套的智能节水产品总称，其包括感应水龙头、感应小便器、感应大便器、感应淋浴器等。感应洁具的感应区检测感应到使用者靠近洁具时，自动打开供水电磁阀供人使用、使用后自动关闭供水电磁阀，具有节约水流、使用方便卫生的优点，目前，感应洁具已经普及使用。

现有技术的感应洁具包括两种，一种为直流自动感应洁具，即采用电池供电，虽然电池供电方式简单方便，而且不需要担心断电而导致控制系统异常，无法使用的问题，但是电池毕竟有一定的使用寿命，需要反复更换电池，既不方便，也不环保；另一种为全自动交流感应洁具，即采用交流电源适配器供电，但是该种供电方式需要安装电路，既不方便又存在安全隐患，而且消耗电能，一旦断电导致控制系统异常无法使用。

为此，现有技术如中国专利CN102537458A公开了一种电源线路断电时自动关水的感应洁具，包括相连的红外探测电路、单片机控制电路和电磁阀驱动电路，单片机控制电路电源输入端连接稳压电 路，稳压电路的输入端前设有负极与其相连的隔离二极管，隔离二级管的正极与电源电路输出端正极相连，隔离二级管的负极还连接电磁驱动阀驱动电路电源输入端及储能电容极的正极，电源电路正极还连接断路检测电路，断路检测电路输出端与单片机控制电路的检测输入端相连；当电源电路断电或断开后，单片机控制电路能够及时检测到储能电容器中存储的电能能够使单片机控制电路控制电磁阀驱动电路关闭已打开的电磁阀，使感应洁具及时停止供水，不会造成水资源的浪费。

然而，该现有技术由于电路众多，依然存在安装不便且存在安全隐患的问题，最重要的是依然未能摆脱电能的使用，消耗电能，因此该现有技术并不是感应洁具领域的最佳选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水流发电装置、水流发电感应机构及使用该发电感应机构的感应洁具，以解决现有技术中存在的感应洁具浪费电能，电路安装复杂的问题。

本发明提供的一种水流发电装置，包括：

水流驱动装置，置于水管的水流中，利用水流动能转换为机械能；发电装置，连接所述水流驱动装置，通过所述水流驱动装置传递的机械能转换为电能；以及储能装置，连接所述发电装置，用于存储所述电能。

优选的，还包括连接所述储能装置的感应装置，所述感应装置接收所述储能装置的所述电能以实现受电。

优选的，所述感应装置为红外线感应器。

优选的，所述水流驱动装置包括至少一组水轮机。

优选的，所述发电装置为直流发电机。

优选的，所述发电装置包括交流发电机和整流器，所述整流器连接于所述交流发电机和所述储能装置之间。

优选的，所述储能装置为蓄电池。

一种水流发电感应机构，包括上述的水流发电装置，还包括：

感应装置，连接所述发电装置并接受所述电能以实现受电；以及控制开关，连接所述感应装置并受所述感应装置控制以实现开启或关闭。

优选的，所述控制开关为安装于所述水流驱动装置下游所述水管的供水电磁阀。

优选的，所述水流发电装置与所述供水电磁阀集成为第一模块，所述感应装置和所述储能装置集成为第二模块；所述第一模块和所述第二模块适于安装在使用该水流发电感应机构的设备的壳体内。

一种感应洁具，包括壳体和上述的水流发电感应机构，所述水流发电感应机构安装于所述壳体内。

优选的，所述感应洁具为感应水龙头、感应小便器、感应大便器、感应淋浴器。

本发明提供的水流发电装置，包括水流驱动装置、发电装置和储能装置，所述水流驱动装置置于水管的水流中，利用水流的动能转换为机械能，发电装置通过该机械能动作发电，储能装置将发电装置的电能储存。本发明提供的水流发电装置充分利用了水流动能的特点，可广泛适用于家用、民用、公用的给排水系统的水管中，为部分家用、民用、公用电器设备供电，尤其是用于感应洁具中，省去了直流电源(如电池)或交流电源的使用，节约了电能，环保，有利于推广应用。

本发明提供的水流发电装置，其水流驱动装置采用至少一组水轮机，该水轮机为小型甚至微型水轮机，能够安装到水管上，水轮机能够充分将水流动能转换为机械能。

本发明提供的感应洁具，采用了上述水流发电装置，并且还包括安装于水流驱动装置下游的水管上的供水电磁阀和用于接收储能装置的电能并用于控制供水电磁阀开启或关闭的感应装置，通过创造性地将上述水流发电装置应用于感应洁具中，在水管中的水流动的同时，将水流自身的动能转化为电能并储存在储能装置中；在下次使用该感应洁具时，储能装置直接提供电能以驱动该感应洁具开启，因而该感应洁具不再需要接入外部供电设备，简化了该感应洁具的安装和使用，并能够节省了大量电能，符合国家节能减排倡导，有利于市场推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种水流发电装置的原理图；

图2为本发明实施例1提供的另一种水流发电装置的原理图；

图3为本发明实施例2提供的一种水流发电感应机构的原理图；

图4为本发明实施例2提供的另一种水流发电感应机构的原理图；

图5为本发明实施例2提供的水流发电感应机构的原理图；

图6为本发明实施例提供的一种感应水龙头的整体图。

附图标记： 

1-水管；       2-水轮机；    3-直流发电机；

4-交流发电机； 5-整流器；    6-蓄电池；

7-供水电磁阀； 8-红外线感应器；  9-水流；

11-感应窗；    12-第一模块； 13-第二模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连， 可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

图1和图2为本发明实施例提供的水流发电装置的原理图；如图1和图2所示，本发明提供的水流发电装置，包括水流驱动装置、发电装置和储能装置。

其中，所述水流发电装置置于所述水管1的水流9中，利用水流9动能转换为机械能。所述发电装置连接所述水流驱动装置，通过所述水流驱动装置传递的机械能转换为电能。所述储能装置连接所述发电装置，用于存储所述电能以供外接设备使用，所述外接设备可以是感应洁具，例如感应水龙头、感应小便器、感应大便器、感应淋浴器等，还可以是用电照明设备，例如电灯，还可以是办公、生活电器，例如换气扇、吸尘器、录音机等。

本实施例提供的水流发电装置充分利用了水流动能的特点，将水流动能转换为机械能，再机械能转换为电能备用，大大节约了电能，而且环保，符合国家节能减排的倡导。

进一步地，本实施例中，如图3和4所示，本实施例提供的水流发电装置还包括连接所述储能装置的感应装置，所述感应装置接收所述储能装置的所述电能以实现受电。感应装置是接收信号或刺激并反应的器件，能将待测物理量或化学量转换成另一对应输出的装置，广泛应用于自动化控制、安防设备等。常用的感应装置有红外线感应开关、微波感应开关、超声波感应开关等。本发明中通过创造性地将利用水流动能转换来的电能用于感应装置中，可以实现日常家庭或办公生活中多种功能。

优选地，本实施例中所述感应装置为红外线感应器8。

此外，具体地，本实施例的所述水流驱动装置包括至少一组水轮机2。当所述水流发电装置应用于感应洁具时，一组水轮机或两组水轮机2已足够使用；当所述水流发电装置应用于其它对电能需求量大的设备时，可以沿着所述水管1布置多组水轮机2，例如三组、四组、五组、六组等。该水轮机2为小型设置微型水轮机，以方便安装到水管1上为宜，水轮机2能够充分将水流动能转换为机械能。

如图1所示，本实施例提供一种发电装置，所述发电装置为直流发电机3。由于在感应洁具领域，大多感应设备的感应单元需要直流电，因此，将发电装置采用直流发电机，可以直接将水轮机2的机械能转换为直流电。

如图2所示，本实施例还提供一种发电装置，所述发电装置包括交流发电机4和整流器5，所述整流器5连接于所述交流发电机4和储能装置之间。使用时，所述交流发电机4通过所述水轮机2的机械能产生交流电，所述整流器5将所述交流电转换为直流电并供给到所述储能装置中存储。

此外，在本实施例中，如图1和图2所示，所述储能装置采用蓄电池6。该蓄电池6优选为额定电压为6V或4.5V的蓄电池。需要说明的是，本发明的储能装置并不限于蓄电池，还可以为电容等。

以下根据附图1和附图2对本实施例提供的水流发电装置的工作原理进行说明：

如图1至图4所示，利用所述水管1内的水流9的动能，推动所述水轮机2旋转形成机械能，通过该机械能驱动所述发电机产生电能，所述发电机可以为直流发电机3或交流发电机4。当所述发电机为直流发电机时，通过该机械能驱动所述直流发电机直接产生 直流电；当所述发电机为交流发电机4时，还需配置一个整流器5，通过该机械能驱动所述交流发电机产生交流电，所述整流器5将该交流电转换为直流电。不管是通过所述直流发电机3直接产生的直流电还是通过所述交流发电机4和整流器5产生的直流电，供给到所述储能装置，即蓄电池，中充电以向所述红外线感应器8供电，红外线感应器8受电后探测靠近红外感应区域的红外辐射。

本实施例提供的水流发电装置利用水流动能转换为电能的能效，与水管的管径、流量、流速等参数相关，特别适用但不限于感应洁具，其适用领域、范围，可以根据不同的水管管径、水流动能进行拓展，诸如区间照明、办公、生活电器供电等领域。连接水流的水轮机、发电机、控制及输电设备的规格形式可以根据实际情况做相应调整，合理配置。

实施例2

如图3和图4所示，本实施例提供的水流发电感应机构包括所述水流驱动装置、发电装置、储能装置、感应装置和控制开关。

其中，所述水流发电装置置于所述水管1的水流9中，利用水流9动能转换为机械能。所述发电装置连接所述水流驱动装置，通过所述水流驱动装置传递的机械能转换为电能。所述储能装置连接所述发电装置，用于存储所述电能。感应装置连接所述发电装置并接受所述电能以实现受电。所述控制开关连接所述感应装置并受所述感应装置控制以实现开启或关闭。

进一步地，所述控制开关为安装于所述水流驱动装置下游所述水管1的供水电磁阀7。

本实施例提供的水流发电感应机构，通过创造性地利用所述水 管1内的水流9的动能，推动所述水轮机2旋转形成机械能，该机械能驱动所述发电机产生电能，电能传输到储能装置中存储，再利用储能装置中存储的电能用于感应装置的供电，大大节约了电能。本实施例提供的水流发电感应机构特别适用但不限于感应洁具，当感应洁具中采用该水流发电感应机构后，不再需要接入外部供电设备，简化了该感应洁具的安装和使用，并能够节省了大量电能，符合国家节能减排倡导，有利于市场推广。

具体地，本实施例中，如图3和4所示，所述水流驱动装置包括至少一组水轮机2。当所述水流发电装置应用于感应洁具时，一组水轮机或两组水轮机2已足够使用；当所述水流发电装置应用于其它对电能需求量大的设备时，可以沿着所述水管1布置多组水轮机2，例如三组、四组、五组、六组等。该水轮机2为小型设置微型水轮机，以方便安装到水管1上为宜，水轮机2能够充分将水流动能转换为机械能。

如图3所示，本实施例提供一种发电装置，所述发电装置为直流发电机3。由于在感应洁具领域，大多感应设备的感应单元需要直流电，因此，将发电装置采用直流发电机，可以直接将水轮机2的机械能转换为直流电。

如图4所示，本实施例还提供一种发电装置，所述发电装置包括交流发电机4和整流器5，所述整流器5连接于所述交流发电机4和储能装置之间。使用时，所述交流发电机4通过所述水轮机2的机械能产生交流电，所述整流器5将所述交流电转换为直流电并供给到所述储能装置中存储。

此外，在本实施例中，如图1和图2所示，所述储能装置采用蓄电池6。该蓄电池6优选为额定电压为6V或4.5V的蓄电池。需 要说明的是，本发明的储能装置并不限于蓄电池，还可以为电容等。

再者，在本实施例中，所述感应装置为红外线感应器8，所述红外线感应器8受所述储能装置产生的电能驱动以向目标区域发射红外线，当目标体(例如人体)靠近红外线时，红外线被反射到接收器，通过集成线路内的微电脑处理后的信号发送给控制开关，控制开关接受信号后按指定指令开启或关闭。

进一步地，所述控制开关为安装于所述水流驱动装置下游所述水管1的供水电磁阀7。当目标体(例如人体)靠近红外线时，红外线被反射到接收器，通过集成线路内的微电脑处理后的信号发送给供水电磁阀7，供水电磁阀7接受信号后按指定指令打开阀芯来控制出水；当目标体离开所述红外感应器感应范围后，所述供水电磁阀7通过其内部的复位弹簧控制所述阀芯关闭。

进一步地，所述供水电磁阀7为脉冲电磁阀。红外线被反射到所述接收器，通过集成线路内的微电脑处理后的信号发送给所述脉冲电磁阀，所述脉冲电磁阀接收信号后按照指定的指令打开阀芯以控制出水。

再进一步地，如图5所示，结合不同感应洁具的使用特点，可将所述水流发电装置与所述供水电磁阀7制成体积较小的第一模块12，将感应装置和所述储能装置制成第二模块13，所述第一模块和第二模块13安装在使用该水流发电感应机构的设备的壳体内。(如图6所示的感应水龙头的立柱内)，也可以安装在洁具附近合适位置(如冲便器、淋浴墙壁内)。所述第二模块13上设有感应窗11。

本实施例的感应装置采用红外全自动感应开关，其中电路采用数字化智能节电技术大大降低了驱动电磁阀的耗电量，在水压0.05mpa条件下，4节5号碱性电池，便可保证开关30万次以上， 静态电流仅≤60μA，这为本实施例的感应洁具的开发应用奠定了基础，只要在出厂前，为水轮机发电蓄电模块通水蓄电后再组装成品，就可以具备初始电力，用户在使用中每次都能为蓄电池充电，作为下一次开启的电力，完全可以满足国家标准对节水器具使用寿命5万小时的要求。当蓄电池老化后更换相应模块即可继续使用。

以下根据附图3和附图4对本实施例提供的水流发电装置的工作原理进行说明：

如图3和图4所示，利用所述水管1内的水流9的动能，推动所述水轮机2旋转形成机械能，通过该机械能驱动所述发电机产生电能，所述发电机可以为直流发电机3或交流发电机4。当所述发电机为直流发电机时，通过该机械能驱动所述直流发电机直接产生直流电；当所述发电机为交流发电机4时，还需配置一个整流器5，通过该机械能驱动所述交流发电机产生交流电，所述整流器5将该交流电转换为直流电。不管是通过所述直流发电机3直接产生的直流电还是通过所述交流发电机4和整流器5产生的直流电，供给到所述储能装置，即蓄电池，中充电以驱动红外全自动感应器工作向目标区域发射红外线，当目标体(人体)靠近红外线时，红外线被反射到接收器，通过集成线路内的微电脑处理后的信号发送给脉冲电磁阀，脉冲电磁阀接受信号后按指定的指令打开阀芯来控制感应洁具出水；当目标体(例如人体)离开红外线感应范围，脉冲电磁阀没有接受信号，脉冲电磁阀的阀芯通过其内部的弹簧进行复位来控制感应洁具关闭。

本实施例提供的感应洁具利用水流动能转换为电能的能效，与水管的管径、流量、流速等参数相关，如图6示出了一种应用该水流发电装置的感应水龙头。

实施例3

本实施例提供一种感应洁具，包括壳体和实施例2中所述的水流发电感应机构，所述水流发电感应机构安装在所述壳体内。

如图6示出了一种感应水龙头，所述水流发电感应机构安装在所述感应水龙头立柱内，所述立柱上成型有将所述水流发电感应机构的感应窗11露出的开口。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种水流发电装置，其特征在于，包括：

水流驱动装置，置于水管(1)的水流(9)中，利用水流(9)动能转换为机械能；

发电装置，连接所述水流驱动装置，通过所述水流驱动装置传递的机械能转换为电能；以及

储能装置，连接所述发电装置，用于存储所述电能。

2.根据权利要求1所述的水流发电装置，其特征在于，还包括连接所述储能装置的感应装置，所述感应装置接收所述储能装置的所述电能以实现受电。

3.根据权利要求2所述的水流发电装置，其特征在于，所述感应装置为红外线感应器(8)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的水流发电装置，其特征在于，所述水流驱动装置包括至少一组水轮机(2)。

5.根据权利要求4所述的水流发电装置，其特征在于，所述发电装置为直流发电机(3)。

6.根据权利要求4所述的水流发电装置，其特征在于，所述发电装置包括交流发电机(4)和整流器(5)，所述整流器(5)连接于所述交流发电机(4)和所述储能装置之间。

7.根据权利要求5或6所述的水流发电装置，其特征在于，所述储能装置为蓄电池(6)。

8.一种水流发电感应机构，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的水流发电装置，还包括：

感应装置，连接所述发电装置并接受所述电能以实现受电；以及

控制开关，连接所述感应装置并受所述感应装置控制以实现开启或关闭。

9.根据权利要求8所述的水流发电感应机构，其特征在于，所述控制开关为安装于所述水流驱动装置下游所述水管(1)的供水电磁阀(7)。

10.根据权利要求8或9所述的水流发电感应机构，其特征在于，所述水流发电装置与所述供水电磁阀(7)集成为第一模块(12)，所述感应装置和所述储能装置集成为第二模块(13)；所述第一模块(12)和所述第二模块(13)适于安装在使用该水流发电感应机构的设备的壳体内。

11.一种感应洁具，其特征在于，包括壳体和根据权利要求8-10中任一项所述的水流发电感应机构，所述水流发电感应机构安装于所述壳体内。

12.根据权利要求11所述的感应洁具，其特征在于，所述感应洁具为感应水龙头、感应小便器、感应大便器、感应淋浴器。