TWM456463U - 微型水力發電裝置 - Google Patents

Description

微型水力發電裝置

本創作係關於一種微型水力發電裝置，尤指一種利用水力發電原理產生電壓的裝置。

利用水力發電裝置供給熱水器電壓的目的在於免除與熱水器的電源相關的一切維修工作，倘若需要定期更換部品的話，就失去設置發電裝置的意義。

創作人申請的本國新型專利第M393650號『微型水力發電裝置』，正是利用流經瓦斯熱水器輸水管路的水驅動水輪機，再由水輪機帶動發電機產生交流電，並經整流穩壓後，向熱水器的電子點火裝置供電，達到免除更換電池的不便，同時減少對自然資源的消耗，以及降低因為使用電池而對環境所造成的傷害。

由於上述專利所揭示的微型水力發電裝置包含有產生磁場所要的永久磁鐵，而流經發電裝置的水至少存有固體的雜質。固體的雜質，除了隨流入的水進入外，還包括管路本身引起的鏽蝕，這些鐵鏽等固體雜質若不事先除去，會被磁鐵所吸引，日積月累的結果，會增大管路的阻力或壓力損失，並對系統造成嚴重危害。

因此，上述專利在管道殼體的流入段設置圓筒狀的過濾器，對流經流入口的水進行過濾。此外，在形成於流入段和 流出段之間的旁路上設置釋壓閥，可在釋壓閥因為突出的壓力而自動打開，從旁路釋放過量壓力的同時，一併排放集聚在過濾器上的鐵鏽等固體雜質，免除經常清洗或更換過濾器的不便。

然而，由於該流入口的流入側與流出側大小一致，因此容易增加管路的阻力或壓力損失。

另一方面，該過濾器係由個別成型的塑膠製圓筒狀骨架和金屬濾網組合而成，因此製造成本相對較高；同時，該圓筒狀過濾器需要相當長度，才能揮發預期的過濾效果，相對的，需要較長的管道殼體，導致材料成本跟著增加。

本創作乃為解決上述問題所成，其目的在於提供一種改良的微型水力發電裝置，可以減少管路阻力或壓力損失。

本創作另一目的在於提供一種改良的微型水力發電裝置，可以在達成相同過濾效果的同時，縮短管道殼體的長度，減少材料消耗，降低製造成本。

具體實現本創作的微型水力發電裝置，包括有外殼、水輪機、發電機、電子電路與釋壓閥，該外殼包含有管道殼體與機電殼體，該管道殼體內部形成有供水流通的流入口與流出口，在該流入口與流出口之間形成有收納該釋壓閥用的閥室與釋放過量壓力用的旁路，在靠近該流入口的閥室外側形成有進水通道，在靠近該流出口的閥室內側下方形成有排水通道，該旁路包括有受該釋壓閥控制開閉的閥口；該機電殼體內部隔離出第一與第二殼室，該水輪機與該發電機的轉子設置在該第一殼室，該發電機的定子與該電子電路安置在該第二殼室；其特徵在於，該進 水通道的流出側擴展成一圍繞該閥室周圍而面對該第一殼室的環狀凹槽。

所述環狀凹槽的上方進一步設有一過濾環，對從該環狀凹槽流進該第一殼室的水進行過濾。

所述閥室由一形成於該環狀凹槽內側的分隔環界定而成，該進水通道形成於該分隔環的外環壁與該環狀凹槽的內槽壁之間；該旁路由一從該管道殼體底部朝該閥室方向延伸的隔離環所界定，該排水通道形成於該分隔環的內環壁與該隔離環的外環壁之間，該隔離環的上方開口構成該釋壓閥的閥口，且在其環壁上設有一溝通該流入口的缺口，該缺口與閥口分別構成該旁路的入水口與出水口。

所述過濾環圍繞該分隔環的周圍，並由一從該環狀凹槽的內槽壁上方沿徑向向外延伸的擱架所承載，而保持在該管道殼體與機電殼體之接觸面間。

本創作相較於習用技術的優點是，透過將進水通道的流出側擴展成環狀凹槽，以及設置在環狀凹槽上的過濾環，一方面可以減少管路阻力或壓力損失，一方面能夠過濾水中的顆粒雜質，確保進入系統的水是清潔的，避免對系統造成危害，同時還能有效縮短管道殼體的長度，減少材料消耗，降低製造成本。

至於本創作的詳細技術內容及其它目的與特點參照下面配合附圖的實施例說明即可完全明白。

10‧‧‧微型水力發電裝置

11‧‧‧外殼

12‧‧‧過濾環

13‧‧‧水輪機

14‧‧‧發電機

15‧‧‧電子電路

16‧‧‧釋壓閥

20‧‧‧閥室

21‧‧‧管道殼體

22‧‧‧機電殼體

23‧‧‧殼蓋

24‧‧‧流入口

25‧‧‧流出口

26‧‧‧旁路

27‧‧‧分隔環

28‧‧‧隔離環

29‧‧‧環狀凹槽

30‧‧‧閥口

31‧‧‧閥座

32‧‧‧流入側接頭

33‧‧‧流出側接頭

34‧‧‧進水通道

35‧‧‧排水通道

36‧‧‧基座

37‧‧‧螺絲孔

38‧‧‧螺絲

39‧‧‧螺孔

40‧‧‧密封環

41‧‧‧隔離罩

42‧‧‧第一殼室

43‧‧‧第二殼室

44‧‧‧缺口

45‧‧‧擱架

51‧‧‧渦殼

52‧‧‧水輪機室

53‧‧‧進水孔

54‧‧‧洩水孔

55‧‧‧支架

56‧‧‧柱孔

57‧‧‧葉輪

58‧‧‧輪軸

61‧‧‧轉子

62‧‧‧定子

63‧‧‧永久磁鐵

64‧‧‧激磁繞組

65‧‧‧導線

71‧‧‧基座

72‧‧‧閥體

73‧‧‧彈簧

74‧‧‧中心柱

第1圖為本創作的立體圖。

第2圖為本創作的元件分解圖。

第3圖為本創作的軸向(水流方向)剖面圖，顯示釋壓閥處於閉閥位的狀態。其中箭頭表示水流路徑。

第4圖為與第3圖近似的剖面圖，顯示釋壓閥作動成開閥位的狀態。

第1圖為本創作微型水力發電裝置10的外觀，第2圖為其元件分解狀態，第3圖為其軸向(水流方向)的剖面，可供說明本創作的技術內容。該微型水力發電裝置10包含有外殼11、過濾環12、水輪機13、發電機14、電子電路15與釋壓閥16。其中：外殼11由一管道殼體21、一機電殼體22與一殼蓋23構成。管道殼體21內部形成有供水流通的流入口24與流出口25，在流入口24與流出口25之間形成有收納釋壓閥16用的閥室20與釋放過量壓力用的旁路26。閥室20由一形成於管道殼體21上方環狀凹槽29內側的分隔環27界定而成，該分隔環27的外環壁與環狀凹槽29的內槽壁之間在靠近流入口24的內側，也就是閥室20的外側形成一進水通道34，上述環狀凹槽29圍繞閥室20周圍而構成進水通道34的流出側。旁路26由一從管道殼體21底部朝閥室20方向延伸的隔離環28所界定，該隔離環28的環壁上設有一溝通流入口24的缺口44，作為旁路26的入水口，而形成於隔離環28上方的閥口30構成旁路26的出水口；同時，隔離環28的外環壁與分隔環27的內環壁之間在靠近流出口25的內側，亦即閥室20的內側下方形成一排水通道 35，以溝通閥室20與流出口25，使流進閥室20的水得以從排水通道35排入流出口25。隔離環28上方的閥口30平時被釋壓閥16封閉，使流入口24在釋壓閥16關閉狀態下，不能直接經由旁路26溝通流出口25。為了提供可靠的密封效果，隔離環28上面設有一圍繞閥口30周圍的閥座31，其作用留待後述，暫且表過。又，管道殼體21在流入口24與流出口25的外側各自形成有流入側接頭32與流出側接頭33，分別用來連接管接頭(圖未示)，以通過該管接頭連接輸水管路(圖未示)。管道殼體21在環狀凹槽29的槽壁上端形成一平坦的基座36，其四周設有螺絲孔37供螺絲38穿過，此等螺絲38旋入機電殼體22的螺孔39中，如此，將機電殼體22鎖緊在管路殼體21上，並通過一密封環40在兩者的接觸面間形成妥善的氣密，藉以防止水洩漏。機電殼體22內部被一圓筒狀的隔離罩41隔成第一殼室42與第二殼室43，第一殼室42溝通進水孔道34與閥室20，並接納水輪機13及發電機14的轉子61；第二殼室43用以容納發電機14的定子62與電子電路15，再以殼蓋23覆蓋保護。

過濾環12採用不生鏽的金屬網沖壓成環狀(墊圈)，而擱置在從環狀凹槽29的內槽壁上端沿徑向向外延伸的擱架45上，並且圍繞在分隔環27的周圍，而保持在管道殼體21與機電殼體22之接觸面間，對流進環狀凹槽29的水進行過濾，以濾除水中的鐵鏽等固體雜質，確保進入系統的水是清潔的，避免對其造成危害。

水輪機13包括一渦殼51被安置在第一殼室42的下方，該渦殼51的內部界定一水輪機室52，並包括一對沿徑向 設於殼壁而溝通水輪機室52的進水孔53、一溝通水輪機室52與閥室20的軸向洩水孔54，及一用以界定洩水孔54的鏤空支架55，該支架55的中心具有一柱孔56。此外，水輪機13還包含一設置在水輪機室52的葉輪57，該葉輪57圍繞一輪軸58轉動。上述輪軸58的兩端分別固定在隔離罩41的徑向段與渦殼51的支架55上。

發電機14包含一轉子61與一定子62。轉子61由若干排列成環狀的永久磁鐵63構成，而被安置在第一殼室42的上方，藉以產生所要的磁場，並與葉輪57結合一起繞著輪軸58轉動。定子62設置在第二殼室43內，其具有若干激磁繞組64，隔著隔離罩41的軸向段對著轉子61，使永久磁鐵63產生的磁場可以傳導至激磁繞組64上。

電子電路15電性連接定子62的輸出端，並與定子62一同被合成樹脂密封在第二殼室43內，以將定子62產生的交流電加以整流、濾波及穩壓後，透過一帶連接器的導線65輸出。

釋壓閥16設置在管道殼體21的閥室20內，由一基座71、一閥體72與一彈簧73組成，該基座71具有一中心柱74支持於渦殼51的柱孔56滑動。閥體72安裝在基座71上。彈簧73為使用壓縮力發生作用的壓力彈簧而圍繞在中心柱74的周圍，其兩端分別支持於渦殼51的支架55與基座71上。在管道殼體21與機電殼體22鎖緊一起的狀態下，彈簧73會被壓縮，以藉其彈性力使閥體72平常密著於閥座31而封閉閥口30。

接著以本創作所揭露的微型力水力發電裝置10應 用在瓦斯熱水器為例，說明其工作原理。請參閱第3圖，當熱水龍頭被打開時，水從管道殼體21的流入口24經由進水通道34流進環狀凹槽29，並經環狀凹槽29上的過濾環12過濾後流入第一殼室42，再從渦殼51的進水孔53流進水輪機室52內推動葉輪57，然後經由洩水孔54與排水通道35排入流出口25，使葉輪57能持續接受水流的能量而轉動，並帶動轉子61讓永久磁鐵63產生的磁場同轉，使定子62的激磁繞組64切斷運動的磁力線，因而在激磁繞組64上感應一交流電，並經電子電路15整流、濾波和穩壓後，從導線65輸出一平穩而足夠的直流電，供給瓦斯熱水器的電子點火裝置工作所需。

如第4圖所示，當水壓超過釋壓閥16預設的壓力，使閥體72下方的壓力大於彈簧73的彈性力時，閥體72就會自動打開，釋放過量壓力，使部分的水經由旁路26流向流出口25，讓轉子61能接受穩定的水流能量而旋轉，產生穩定的電壓，同時自動沖掉集聚在過濾環12上的雜質，以免阻塞而引起過濾不良，增大管路的阻力或壓力損失。一旦壓力降到預設壓力時，閥體72再度關閉。

需知，本創作不受使用於瓦斯熱水器的限制，亦適合向其它與水有關的電子裝置供電，所舉的熱水器旨在例示與說明，並無意限制使用於任何特定的設備。

當然，上述實施例可在不脫離本創作的範圍下加以若干變化，故以上的說明所包含及附圖中所示的全部事項應視為例示性，而非用以限制本創作的申請專利範圍。

10‧‧‧微型水力發電裝置

11‧‧‧外殼

12‧‧‧過濾環

13‧‧‧水輪機

14‧‧‧發電機

15‧‧‧電子電路

16‧‧‧釋壓閥

20‧‧‧閥室

21‧‧‧管道殼體

22‧‧‧機電殼體

23‧‧‧殼蓋

24‧‧‧流入口

25‧‧‧流出口

26‧‧‧旁路

27‧‧‧分隔環

28‧‧‧隔離環

29‧‧‧環狀凹槽

30‧‧‧閥口

31‧‧‧閥座

32‧‧‧流入側接頭

33‧‧‧流出側接頭

34‧‧‧進水通道

35‧‧‧排水通道

36‧‧‧基座

40‧‧‧密封環

41‧‧‧隔離罩

42‧‧‧第一殼室

43‧‧‧第二殼室

44‧‧‧缺口

45‧‧‧擱架

51‧‧‧渦殼

52‧‧‧水輪機室

53‧‧‧進水孔

54‧‧‧洩水孔

55‧‧‧支架

56‧‧‧柱孔

57‧‧‧葉輪

58‧‧‧輪軸

61‧‧‧轉子

62‧‧‧定子

63‧‧‧永久磁鐵

64‧‧‧激磁繞組

65‧‧‧導線

71‧‧‧基座

72‧‧‧閥體

73‧‧‧彈簧

74‧‧‧中心柱

Claims (4)

1. 一種微型水力發電裝置，包括有外殼、水輪機、發電機、電子電路與釋壓閥，該外殼包含有管道殼體與機電殼體，該管道殼體內部形成有供水流通的流入口與流出口，在該流入口與流出口之間形成有收納該釋壓閥用的閥室與釋放過量壓力用的旁路，在靠近該流入口的閥室外側形成有進水通道，在靠近該流出口的閥室內側下方形成有排水通道，該旁路包括有受該釋壓閥控制開閉的閥口；該機電殼體內部隔離出第一與第二殼室，該水輪機與該發電機的轉子設置在該第一殼室，該發電機的定子與該電子電路安置在該第二殼室；其特徵在於，該進水通道的流出側擴展成一圍繞該閥室周圍而面對該第一殼室的環狀凹槽。
2. 如請求項1所述的微型水力發電裝置，其中該環狀凹槽的上方進一步設有一過濾環，對從該環狀凹槽流進該第一殼室的水進行過濾。
3. 如請求項2所述的微型水力發電裝置，其中該閥室由一形成於該環狀凹槽內側的分隔環界定而成，該進水通道形成於該分隔環的外環壁與該環狀凹槽的內槽壁之間；該旁路由一從該管道殼體底部朝該閥室方向延伸的隔離環所界定，該排水通道形成於該分隔環的內環壁與該隔離環的外環壁之間，該隔離環的上方開口構成該釋壓閥的閥口，且在其環壁上設有一溝通該流入口的缺口，該缺口與閥口分別構成該旁路的入水口與出水口。
4. 如請求項3所述的微型水力發電裝置，其中該過濾環圍繞該分隔環的周圍，並由一從該環狀凹槽的內槽壁上方沿徑向向外延 伸的擱架所承載，而保持在該管道殼體與機電殼體之接觸面間。