CN113944588A - 一种利用盥洗池废水微势能的发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用盥洗池废水微势能的发电系统，包括集水箱、排水管、水轮发电机、蓄电池、感应器和降压稳压器；集水箱出口设有防漏盖板，集水箱中设有浮子，浮子和防漏盖板通过防水连接线相连；集水箱出口通过排水管和水轮发电机连接；水轮发电机位于排水管下方，排水管出口和水轮发电机入口连接；水轮发电机的正引出导线与蓄电池的正引入端连接，水轮发电机的负引出导线与蓄电池的负引入端连接，蓄电池的正输出端和负输出端与降压稳压器输入端两接口连接，降压稳压器输出端两输出导线与感应器开关连接。该系统能够以低成本、较高效率利用盥洗池废水微势能，使其转化为电能，并且直接可以被用电器利用。
Description
技术领域
本发明涉及城市分布式发电及能源自供给领域，具体涉及一种利用盥洗池废水微势能的发电系统。
背景技术
中国干电池消耗量巨大，然而回收率长期维持在低水平。目前国内废旧电池回收企业较少，技术与国外比相对不成熟，回收成本高，因此废弃干电池对环境造成了一定的污染。
盥洗室废水微势能回收的方法和装置，用水箱收集低压头废水，利用重力冲击发电，能够减少小型用电设备的并网，构成分布式发电的一部分；或者能够减少小型用电器的干电池消耗，更大限度实现建筑能源自供给并减少干电池对环境的污染和回收成本。
发明内容
本发明为实现合理利用城市废水微势能，减轻干电池污染，提出了一种利用盥洗池废水微势能的发电系统，该系统能够以低成本、较高效率利用盥洗池废水微势能，使其转化为电能，并且直接可以被用电器利用。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用盥洗池废水微势能的发电系统，包括集水箱、排水管、水轮发电机、蓄电池、感应器和降压稳压器；集水箱出口设有防漏盖板，集水箱中设有浮子，浮子和防漏盖板通过防水连接线相连；集水箱出口通过排水管和水轮发电机连接；水轮发电机位于排水管下方，排水管出口和水轮发电机入口连接；水轮发电机的正引出导线与蓄电池的正引入端连接，水轮发电机的负引出导线与蓄电池的负引入端连接，蓄电池的正输出端和负输出端与降压稳压器输入端两接口连接，降压稳压器输出端两输出导线与感应器开关连接。
优选的，所述排水管出口的PPR四分外丝和水轮发电机入口的PPR四分内丝通过螺纹连接。
优选的，所述水轮发电机采用九定子绕组、十二级铁氧体转子发电。
优选的，所述的利用盥洗池废水微势能的发电系统，还包括三相整流板，所述三相整流板位于水轮发电机内，三相整流板的三相交流引入端口和水轮发电机三相交流引出导线连接，三相整流板的正直流引出端口和第一单向二极管负极连接，三相整流板的负直流引出端口和第二单向二极管正极连接，第一单向二极管正极和蓄电池正极连接，第二单向二极管负极和蓄电池负极连接。
优选的，所述的利用盥洗池废水微势能的发电系统，还包括用电器，所述用电器由蓄电池供电，在用电器和蓄电池之间连接直流降压模块。
优选的，所述用电器为红外感应器。
优选的，所述排水管包括从上向下依次布设的第一管、第二管和第三管，第一管的进口和集水箱出口连接，第一管和第二管之间连接有第一转接头，第二管和第三管之间连接有第二转接头，第三管和水轮发电机之间连接有第三转接头；所述第一管的直径大于第二管的直径，第二管的直径大于第三管的直径。
优选的，所述水轮发电机的水轮采用ABS塑料制成，所述水轮发电机的外壳采用透明塑料。
优选的，所述水轮发电机的环形磁极与水轮固定连接，当水轮转动时，环形磁极与水轮同步转动，从而产生旋转磁场；线圈绕组采用三相集中式九定子绕组，且绕组置于水轮内腔中，绕组板与水轮发电机外壳固定连接，从而切割旋转磁场产生交流电。
优选的，所述的水轮发电机包括叶轮叶片、转子、叶轮、轴承、定子轴、定子绕组和定子外壳，叶轮叶片和叶轮的外壁固定连接，转子和叶轮的内壁固定连接，叶轮的中空腔中设有轴承，叶轮和轴承的外壁固定连接，定子轴和轴承的内壁固定连接，定子绕组和定子轴固定连接，定子外壳一端和定子轴固定连接，定子外壳另一端和水轮发电机的外壳固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明实施例合理利用了盥洗池下方的空间，以低成本的装置实现了盥洗池废水势能的利用，是能源自供给在卫生间的小型应用实现。本发明基于盥洗池水微势能的直流发电方法，旨在回收废水的重力势能并对盥洗室部分电器供能。通过废水过滤排污，恒定水量存储，冲击水轮发电，中间存储供能，红外感应用电，实现发电用电一体化。该发明可有效节约写字楼、商业综合建筑、博物馆、会议中心等大型建筑中的卫生间用电，有望成为绿色建筑设备设置中“能源自供给”发展方向的应用之一。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中水轮发电机的剖视图。
图中有：集水箱1、排水管2、降压稳压器3、水轮发电机4、叶轮叶片401、转子402、叶轮403、轴承404、定子轴405、定子绕组406、定子外壳407、蓄电池5、感应器6、用电器7。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
本发明实施例提供一种利用盥洗池废水微势能的发电系统，包括集水箱1、排水管2、水轮发电机4、蓄电池5、感应器6和降压稳压器3。集水箱1用于收集盥洗池的废水。集水箱1出口设有防漏盖板，集水箱1中设有浮子，浮子和防漏盖板通过防水连接线相连。集水箱1出口通过排水管2和水轮发电机4连接。水轮发电机4位于排水管2下方，排水管2出口和水轮发电机4入口连接。水轮发电机4的正引出导线与蓄电池5的正引入端连接，水轮发电机4的负引出导线与蓄电池5的负引入端连接，蓄电池5的正输出端和负输出端与降压稳压器3输入端两接口连接，降压稳压器3输出端两输出导线与感应器6开关连接。
盥洗池的废水排入集水箱1中，当盥洗池废水在集水箱1中累积到一定高度，则由于密度差产生浮力，拉动浮子以及下部连接的阀门，使废水释放，经由排水管2冲击水轮旋转，水轮发电机4发电。该结构与电子水位计以及自动控制相比，成本低廉，便于维修。水轮发电机4发出的九绕组交流电通过整流板，输出直流电。引出直流导线，连接蓄电池5进行储存——中间需要连接二极管，防止蓄电池倒充整流板。蓄电池5另引出直流导线连接降压稳压器3和感应器6。
本发明实施例使用简单的浮子结构实现了储水管水位的自动控制。本发明实施例的系统位于盥洗池下方空间中，合理利用了盥洗池下方的空间。本发明实施例以低成本的装置，实现了盥洗池废水势能的利用，是能源自供给在卫生间的小型应用实现。
优选的，所述排水管2出口的PPR四分外丝和水轮发电机4入口的PPR四分内丝通过螺纹连接。四分PPR接口作为束流终点可以保证稳定的流量与水轮发电机喷嘴的压力。
优选的，所述水轮发电机4采用九定子绕组、十二级铁氧体转子发电。此技术方案主要为了适应小型水轮发电机4的低转速，使输出电压电流以及交流频率维持在合理区间。
优选的，所述的利用盥洗池废水微势能的发电系统，还包括三相整流板，所述三相整流板位于水轮发电机4内，三相整流板的三相交流引入端口和水轮发电机4三相交流引出导线连接，三相整流板的正直流引出端口和第一单向二极管负极连接，三相整流板的负直流引出端口和第二单向二极管正极连接，第一单向二极管正极和蓄电池正极连接，第二单向二极管负极和蓄电池负极连接。水轮发电机4所发三相交流电经三相整流板中整流电路变为单向电压电流，再经三相整流板中的滤波电路使直流电稳定输出。
优选的，所述的利用盥洗池废水微势能的发电系统，还包括用电器7，所述用电器7由蓄电池5供电，在用电器7和蓄电池5之间连接直流降压模块。蓄电池5不稳定的的输出电压通过直流降压模块转为稳定的输出电压，提供给用电器7。例如，直流降压模块将电压转换为稳定的6V额定工作电压。交流电通过小型整流板转换为不稳定的直流电输出，通过LM2576微型变压器输出稳定的6V电压。例如，所述用电器7为红外感应器。由于目前市面上缺少低额定压输出的蓄电池，故需要连接直流降压模块，使红外感应器具有能够代替干电池的额定电压。
优选的，所述水轮发电机4的水轮采用ABS塑料制成，所述水轮发电机4的外壳采用透明塑料制成。外壳采用透明塑料，便于观察和维修。水轮材质采用ABS塑料，具有抵抗废水腐蚀，不逊于金属材质水轮的使用寿命。使用的塑料材质可回收，环保绿色，同时保证了造价低廉。
本实施例中，所述水轮发电机4的环形磁极与水轮固定连接，当水轮转动时，环形磁极与水轮同步转动，从而产生旋转磁场；线圈绕组采用三相集中式九定子绕组，且绕组置于水轮内腔中，绕组板与水轮发电机4外壳固定连接，从而切割旋转磁场产生交流电。
优选的，所述的水轮发电机4包括叶轮叶片401、转子402、叶轮403、轴承404、定子轴405、定子绕组406和定子外壳407，叶轮叶片401和叶轮403的外壁固定连接，转子402和叶轮403的内壁固定连接，叶轮403的中空腔中设有轴承404，叶轮403和轴承404的外壁固定连接，定子轴405和轴承404的内壁固定连接，定子绕组406和定子轴405固定连接，定子外壳407一端和定子轴405固定连接，定子外壳407另一端和水轮发电机4的外壳固定连接。
该结构中，优选的，所述轴承和外部部件之间设有垫片，以减缓部件之间的振动。定子的轴通过轴承定位，使定子与转子部分的相对转动稳定无摩擦，减少能量损失从而提高能量转换效率。
该结构中，定子直接套在转子柱状部分的内部，可以有效利用水轮发电机4内部空间，节约外壳材料。与传统发电机的转子在定子内部相比，本实施例不需要联轴器，机械损失更小。
该实施例中，蓄电池额外引出导线，经过降压稳压器3连接用电器7，实现水轮发电机4发电能直接被用电器7捕捉利用，多余电量进入蓄电池5进行储存。
目前市面上大多红外感应器使用5号标准干电池工作，造成大量污染。采用本实施例的系统，用电的自供给循环可以有效减少干电池消耗，降低污染。
该实施例可以与盥洗池结构集成一体化，可以有效改善当今红外感应器外部供电或使用干电池造成污染、盥洗池废水直接通过排水弯管进入排水系统，浪费势能的情形。在推广的情形下，该发明仍可应用于其它小流量的水重力势能模型。例如雨水储存利用、洗衣机排水等。
Claims (10)
1.一种利用盥洗池废水微势能的发电系统，其特征在于，包括集水箱(1)、排水管(2)、水轮发电机(4)、蓄电池(5)、感应器(6)和降压稳压器(3)，
集水箱(1)出口设有防漏盖板，集水箱(1)中设有浮子，浮子和防漏盖板通过防水连接线相连；
集水箱(1)出口通过排水管(2)和水轮发电机(4)连接；
水轮发电机(4)位于排水管(2)下方，排水管(2)出口和水轮发电机(4)入口连接；
水轮发电机(4)的正引出导线与蓄电池(5)的正引入端连接，水轮发电机(4)的负引出导线与蓄电池(5)的负引入端连接，蓄电池(5)的正输出端和负输出端与降压稳压器(3)输入端两接口连接，降压稳压器(3)输出端两输出导线与感应器(6)开关连接。
2.按照权利要求1所述的利用盥洗池废水微势能的发电系统，其特征在于，所述排水管(2)出口的PPR四分外丝和水轮发电机(4)入口的PPR四分内丝通过螺纹连接。
3.按照权利要求1所述的利用盥洗池废水微势能的发电系统，其特征在于，所述水轮发电机(4)采用九定子绕组、十二级铁氧体转子发电。
4.按照权利要求3所述的利用盥洗池废水微势能的发电系统，其特征在于，还包括三相整流板，所述三相整流板位于水轮发电机(4)内，三相整流板的三相交流引入端口和水轮发电机(4)三相交流引出导线连接，三相整流板的正直流引出端口和第一单向二极管负极连接，三相整流板的负直流引出端口和第二单向二极管正极连接，第一单向二极管正极和蓄电池正极连接，第二单向二极管负极和蓄电池负极连接。
5.按照权利要求3所述的利用盥洗池废水微势能的发电系统，其特征在于，还包括用电器(7)，所述用电器(7)由蓄电池(5)供电，在用电器(7)和蓄电池(5)之间连接直流降压模块。
6.按照权利要求5所述的利用盥洗池废水微势能的发电系统，其特征在于，所述用电器(7)为红外感应器。
7.按照权利要求1所述的利用盥洗池废水微势能的发电系统，其特征在于，所述排水管(2)包括从上向下依次布设的第一管、第二管和第三管，第一管的进口和集水箱(1)出口连接，第一管和第二管之间连接有第一转接头，第二管和第三管之间连接有第二转接头，第三管和水轮发电机(4)之间连接有第三转接头；所述第一管的直径大于第二管的直径，第二管的直径大于第三管的直径。
8.按照权利要求1所述的利用盥洗池废水微势能的发电系统，其特征在于，所述水轮发电机(4)的水轮采用ABS塑料制成，所述水轮发电机(4)的外壳采用透明塑料。
9.按照权利要求书1所述的盥洗池废水微势能的发电系统，其特征在于，所述水轮发电机(4)的环形磁极与水轮固定连接，当水轮转动时，环形磁极与水轮同步转动，从而产生旋转磁场；线圈绕组采用三相集中式九定子绕组，且绕组置于水轮内腔中，绕组板与水轮发电机(4)外壳固定连接，从而切割旋转磁场产生交流电。
10.按照权利要求书1所述的盥洗池废水微势能的发电系统，其特征在于，所述的水轮发电机(4)包括叶轮叶片(401)、转子(402)、叶轮(403)、轴承(404)、定子轴(405)、定子绕组(406)和定子外壳(407)，叶轮叶片(401)和叶轮(403)的外壁固定连接，转子(402)和叶轮(403)的内壁固定连接，叶轮(403)的中空腔中设有轴承(404)，叶轮(403)和轴承(404)的外壁固定连接，定子轴(405)和轴承(404)的内壁固定连接，定子绕组(406)和定子轴(405)固定连接，定子外壳(407)一端和定子轴(405)固定连接，定子外壳(407)另一端和水轮发电机(4)的外壳固定连接。
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