一種家庭自來水發電方法和自來水發電系統的製作方法

2023-05-14 09:13:21

專利名稱：一種家庭自來水發電方法和自來水發電系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種家庭自來水發電方法和自來水發電系統，自來水發電系統包括 進水蓄水箱、進水發電機、用水發電機、排水蓄水箱、排水發電機、蓄電池、充電器、發電控制 器組成。由於採用新型電力電子器件，改變了微型發電器件的電氣和機械結構，使其能利用 家庭自來水發電，因此，非常適宜在家庭中使用。
背景技術：
自來水供應公司修建的供水水塔很高，高壓水泵將自來水抽上供水水塔，再由供 水水塔向用戶供水，因此，由自來水公司供應家庭使用的自來水具有很大的位能。自來水 供應到家庭後，家庭每天用於清洗食物、蔬菜、清衣服、洗澡的自來水用量比較大，但這些自 來水使用後，都直接排入下水道流走，沒有回收自來水具有的位能。在樓房單元住宅區，上 一層樓住戶清洗食物、蔬菜、清洗衣服、個人洗浴使用的自來水直接排入下水道流走。將使 用的自來水直接排入下水道流走，沒有回收自來水具有的位能並加以利用，是一種能源浪 費！回收家庭中自來水具有的位能，最好的方法是利用自來水位能來發電。但採用現有技 術的微型水力發電器件，都不足以回收家庭使用的自來水的位能。由上所述，受現有微型水力發電器件的限制，以及家庭中用水管道布置、安裝，造 成在家庭中使用自來水，自來水具有的位能沒有充分回收，浪費了能源！

發明內容
針對現有微型水力發電設備，以及家庭中用水管道布置、安裝，不能有效回收自來 水位能的不足。本發明的主要目的是提供一種家庭自來水發電方法，使其能利用家庭自來 水具有的位能發電，並存儲在蓄電池中供家用電器使用，為家庭生活提供便利。本發明的另 一個目的是提供一種家庭自來水發電系統和微型水力發電器件，使其能利用家庭自來水 發電。本發明的上述目的是這樣實現的由室外進水管、進水電動閥、進水發電機、進水 蓄水箱、用水發電機、室內給水管、排水蓄水箱、排水電動閥、排水發電機、室外排水管、蓄電 池、充電器、發電控制器組成家庭自來水發電系統。在家庭廚房、浴室的頂棚上安裝進水蓄 水箱，在進入家庭的室外進水管安裝進水電動閥，進水電動閥出口連接至進水發電機進水 口，進水發電機出水口連接至進水蓄水箱上端。進水蓄水箱下端放水口連接至用水發電機 進水口，用水發電機出水口連接至室內給水管。在廚房清洗臺臺面下安裝排水蓄水箱，清洗 缸、浴盆、洗衣機的排水口經單向閥連接至排水蓄水箱的上端。在廚房外安裝排水發電機， 排水蓄水箱出水口經排水電動閥連接至排水發電機進水口，排水發電機出水口連接至室外 排水管。進水儲水箱、排水儲水箱設置水位檢測開關。水位檢測開關、進水發電機、用水發 電機、排水發電機的輸出信號經光電隔離後分別連接至發電控制器的輸入埠，發電控制 器的輸出埠經光電隔離後分別連接進水電動閥、排水電動閥、充電器的固態繼電器的控 制端，進水電動閥、排水電動閥經固態繼電器的觸頭連接蓄電池，進水發電機、用水發電機、排水發電機分別經固態繼電器觸頭連接充電器輸入端，充電器輸出端連接蓄電池。採用上述技術的家庭自來水發電系統，由發電控制器控制，自來水從室外進水管 快速流過進水發電機，推動進水發電機發電，自來水流入進水蓄水箱儲滿水。廚房用水、洗 浴用水、清衣服用水時，開啟熱水器、淋浴器、洗衣機的閥門，進水蓄水箱中儲存的自來水經 室內給水管流過用水發電機，推動用水發電機發電，使用後的自來水流入排水儲水箱儲存。 排水儲水箱儲滿水後，流經排水發電機，推動排水發電機發電。進水發電機、用水發電機、排 水發電機發出的交流電，經充電器向蓄電池充電供家庭使用。由上所述，安裝家庭自來水發電系統後，家庭使用自來水時，回收自來水具有的位 能發電。隨著家庭自來水使用量的增加，蓄電池儲存的電量由逆變器逆變為交流電輸出，可 供照明等電器使用，節省工業電能。使部分家用電器不向電網「爭」電，緩解電網供電狀態， 節約發電能源。家庭水力發電系統結構緊湊，體積小，不佔用地方，利用自來水發電，不過多 增加附屬設備，因此，非常適宜在家庭中使用。
以下結合附圖對採用本發明的實施例進行具體描述

圖1是採用本發明的家庭自來水發電方法的發電系統圖。圖1中標號1是排水發電機、2是室外排水管、3是排水電動閥、4是排水儲水箱、5 是廚房進水蓄水箱、6是蓄電池一、7是蓄電池二、8是充電器、9是發電控制器、10是單向閥、 11是浴盆、12是連接水管、13是浴室進水蓄水箱、14是洗衣機、15是用水發電機、16是室內 給水管、17是進水發電機、18是進水電動閥、19是室外進水管。
具體實施例方式下面以實施例來說明採用本發明的家庭自來水發電方法。本發明所述的家庭自來水發電方法包括(1)、在家庭廚房、浴室的頂棚上安裝進水蓄水箱；(2)、在家庭的室外進水管上安裝進水電動閥，進水電動閥出口連接至進水發電機 進水口 ；(3)、進水發電機出水口連接至進水蓄水箱上端；(4)、進水蓄水箱下端放水口連接至用水發電機進水口，用水發電機出水口連接至 室內給水管；(5)、在廚房清洗臺臺面下安裝排水蓄水箱，浴盆、洗衣機的排水口經單向閥連接 至排水蓄水箱的上端；(6)、在廚房外安裝排水發電機，排水蓄水箱出水口經排水電動閥連接至排水發電 機進水口，排水發電機出水口連接至室外排水管；(7)、在進水儲水箱、排水儲水箱上設置水位檢測開關；水位檢測開關、進水發電 機、用水發電機、排水發電機的輸出信號經光電隔離後，分別連接至發電控制器的輸入端 Π ；(8)、發電控制器的三路輸出埠經光電隔離後，分別連接進水發電機、用水發電 機、排水發電機的固態繼電器的控制端；
(9)、發電控制器的四路輸出埠經光電隔離後，分別連接進水電動閥、排水電動 閥、充電器、用水發電機電動機繞組的固態繼電器的控制端；(10)、進水電動閥、排水電動閥經固態繼電器的觸頭連接蓄電池；(11)、進水發電機、用水發電機、排水發電機的輸出電壓，經三路固態繼電器觸頭 分別連接充電器輸入端，充電器的輸出端連接蓄電池；(12)、用水發電機的電動機繞組經固態繼電器觸頭連接蓄電池；(13)、進水儲水箱安裝的水位檢測開關檢測到進水儲水箱水位降低到發電水位 時，發出輸出信號。輸出信號被發電控制器讀入，輸出控制信號到進水電動閥固態繼電器的 控制端，進水電動閥開啟，自來水推動進水發電機發電，自來水流入進水儲水箱儲存；(14)、進水發電機發出的電，經充電器調節後向蓄電池充電。進水儲水箱儲存自來 水一定水位後，水位檢測開關再次發出信號，發電控制器輸出控制信號到進水電動閥固態 繼電器的控制端，進水電動閥關閉；(15)、清洗食物、蔬菜，清洗衣服，個人洗浴開啟閥門時，進水儲水箱儲存的自來水 流過用水發電機，推動用水發電機發出微弱電壓。微弱電壓信號被發電控制器讀入，輸出控 制信號到用水發電機的電動機繞組的固態繼電器的控制端，推動用水發電機發電。用水發 電機發出的電，經充電器調節後向蓄電池充電；(16)、排水儲水箱安裝的水位檢測開關檢測到排水儲水箱水位升高到發電水位 時，發出輸出信號。輸出信號被發電控制器讀入，輸出控制信號到排水電動閥固態繼電器的 控制端，排水電動閥開啟，自來水推動排水發電機發電，自來水流入室外排水管推動下一層 樓的排水發電機發電；(17)、排水發電機發出的電，經充電器調節後向蓄電池充電。排水儲水箱水位降低 到一定水位後，水位檢測開關再次發出信號，發電控制器輸出控制信號到排水電動閥固態 繼電器的控制端，排水電動閥關閉；(18)、上一層樓的室外排水流過排水發電機時，推動排水發電機發出的電，被發電 控制器讀入，輸出控制信號到充電器固態繼電器的控制端，調節電壓後向蓄電池充電。經家庭自來水發電系統使用自來水，自來水具有的位能被回收轉換為電能，儲存 在蓄電池中供家用電器使用。如圖1所示，由室外進水管、進水電動閥、進水發電機、進水蓄水箱、用水發電機、 室內給水管、排水蓄水箱、排水電動閥、排水發電機、室外排水管、蓄電池、充電器、發電控制 器組成家庭自來水發電系統。如圖1所示，進水蓄水箱箱體採用工程塑料壓製成帶翻邊的長方體形狀，翻邊上 加工連接箱蓋的螺紋孔。箱體兩側面加工進水的接頭螺紋孔，箱體底部加工主出水孔，主出 水孔附近加工安裝用水發電機的安裝孔。箱蓋採用工程塑料壓製成帶翻邊的平蓋，平蓋上 加工安裝廢水發電機的圓孔，圓孔邊沿加工安裝「0」形密封圈的倒角，圓孔附近加工安裝密 封壓蓋的螺紋孔。與圓孔相配加工一個帶圓孔的密封壓蓋，圓孔直徑和微型水輪機外殼直 徑相等，密封壓蓋邊沿加工安裝孔，箱蓋邊沿加工安裝孔。如圖1所示，進水發電機由徑向水輪機、低壓直流發電機組成。徑向水輪機、低壓 直流發電機選用符合國家標準的標準件，徑向水輪機、低壓直流發電機同軸安裝。 如圖1所示，用水發電機由機箱、微型水輪機、低壓直流發電機_電動機組成。微型水輪機選用符合國家標準的標準件。機箱採用工程塑料壓製成帶翻邊的長圓柱形狀，翻邊上加工連接箱蓋的螺紋孔。 箱體一個側面加工進水的接頭螺紋孔，箱體底部偏心加工主出水孔，主出水孔附近加工安 裝微型水輪機的安裝孔。箱蓋採用工程塑料壓製成帶翻邊的平蓋，平蓋上加工安裝排水發 電機的圓孔，圓孔邊沿加工安裝「0」形密封圈的倒角，
低壓直流發電機-電動機組的結構和普通低壓直流發電機的結構基本相同。低壓 直流發電機-電動機組的定子嵌入四對永久磁鐵構成磁場；電樞上嵌入發電機繞組和電動 機繞組，電動機繞組的匝數是發電機繞組匝數的1. 6倍；在電樞的一端安裝滑環、電刷向電 動機繞組引入驅動電流，在電樞另一端安裝滑環、電刷引出發電機繞組發出的電壓。微型水輪機用螺栓安裝在機箱的主出水孔位置，微型水輪機輸出軸穿出機箱蓋。 低壓直流發電機-電動機組安裝在機箱的機蓋上，輸入軸與微型水輪機輸出軸連接。電動 機輸出軸上安裝重量輕，轉動慣量較大的飛輪，飛輪採用鋁合金製作。如圖1所示，排水發電機由機箱、微型水輪機、低壓直流發電機組成。微型水輪機、 直流發電機選用符合國家標準的標準件。機箱採用工程塑料壓製成帶翻邊的長圓柱形狀，翻邊上加工連接箱蓋的螺紋孔。 箱體一個側面加工進水的接頭螺紋孔，箱體底部偏心加工主出水孔，主出水孔附近加工安 裝微型水輪機的安裝孔。箱蓋採用工程塑料壓製成帶翻邊的平蓋，平蓋上加工安裝排水發 電機的圓孔，圓孔邊沿加工安裝「0」形密封圈的倒角，微型水輪機用螺栓安裝在機箱的主出水孔位置，微型水輪機輸出軸穿出機箱蓋。 低壓直流發電機安裝在機箱的機蓋上，輸入軸與微型水輪機輸出軸連接。如圖1所示，排水蓄水箱箱體採用工程塑料壓製成帶翻邊的長方體形狀，翻邊上 加工連接箱蓋的螺紋孔。箱體一個側面加工進水孔，箱蓋採用工程塑料壓製成帶翻邊的平 蓋，平蓋上加工安裝螺紋連接孔，密封壓蓋邊沿加工安裝孔，箱蓋邊沿加工安裝孔。進水電動閥、排水電動閥具有相同結構，由蝶閥、減速器、步進電動機組成。減速器 的輸出軸與蝶閥的轉柄連接，輸入軸與步進電動機的輸出軸連接。蓄電池選用兩組高性能免維護12V蓄電池。充電器的原理和硬體製作如《開關電路技術》、《開關電源》、《新型穩壓電源及應用 實例》文中所述，其具體製作方法，本專業的技術人員對此已相當熟悉，不用贅述。實施例 中，充電控制器由PWM集成晶片及外圍電阻、電容、驅動放大管、逆變開關管、逆變變壓器、 整流二級管、濾波電容組成。PWM集成晶片選用TL494，驅動放大管選用NPN型三極體，逆變 開關管選用N溝道MOSFET開關管。在TL494集成晶片的時基5、6引腳外接電阻、電容組成 脈寬調製電路。一個電容連接TL494的第5腳，一個電阻連接TL494的第6腳。TL494集 成晶片的一路脈衝輸出引腳9輸出的脈寬控制信號，連接一支驅動放大管NPN型三極體的 基極；TL494集成晶片的另一路脈衝輸出引腳10輸出的脈寬控制信號，連接另一支驅動放 大管NPN型三極體的基極，兩支驅動放大管NPN型三極體的集電極連接成推挽連接形式連 接發電機的負極，兩支NPN型三極體的基極與發射極之間分別正向並聯二極體。一支逆變 開關管N溝道MOSFET開關管的柵極，連接一支驅動放大管NPN型三極體的發射極，另一支 逆變開關管N溝道MOSFET開關管的柵極，連接另一支驅動放大管NPN型三極體的發射極， 兩支逆變開關管N溝道MOSFET開關管的源極連接後接發電機的負極，兩支逆變開關管N溝道MOSFET開關管的漏極，分別與逆變變壓器初級線圈連接成推挽形式組成逆變主電路，初級線圈的中心抽頭經供電固態繼電器的觸點與發電機的正極連接。N溝道MOSFET開關管 安裝在散熱片上，散熱片安裝在充電控制器盒上，通過機盒散熱。逆變變壓器選用鐵氧體磁 芯繞制，容量100VA，磁芯截面30X50平方毫米。初級繞組用直徑0. 8毫米漆包線，兩根並 繞2X60匝。逆變變壓器次級繞組用直徑0. 8毫米繞漆包線繞70匝，50匝、60匝處抽頭， 60匝、70匝引出端頭分別經變壓固態繼電器觸點連接整流電路輸入端。整流二級管連接成 全橋整流電路，電容器並聯在全橋整流電路的正、負極，逆變變壓器次級線圈輸出的電流整 流後經電容器濾波向蓄電池充電。發電控制器由單片機系統、輸入接口電路、輸出驅動電路組成。實施例中，單片機 晶片選用AT89C51，輸入輸出接口晶片選用82C55，輸入接口電路四組，輸出功率驅動電路 四組。設置兩隻指示燈，一隻接入單片機系統，一隻接入輸出功率驅動。設置啟動、停止按 鈕控制發電控制器。將單片機系統，四組輸入接口電路，兩組雙列二十腳插座製作在主電路 板上。二組步進電動機驅動電路，四組開關控制的輸出驅動電路，都分別單獨製作單元電路 板。主電路板、單元電路板以上下重疊的形式放置，通過兩組雙列二十腳插座，並行電纜插 頭連接。發電控制器硬體製作如《MCS-51/96系列單片微型計算機及其應用》、《單片機原理 及製作》、《單片機應用系統設計與實踐》文中所述。在選定單片機晶片、輸入輸出接口晶片 後，地址總線、數據總線、控制總線、片選信號可按規定連接，其具體方法，本專業的技術人 員對此已相當熟悉，不再贅述。僅對輸入輸出接口 82C55的埠分配，輸入接口電路和輸出 驅動單元電路板作說明。82C55的PA0、PA1、PA2、PA3 口作為開關量輸入端，PA4、PA5、PA6、 PA7 口作為開關量輸出端，ΡΒ0, PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7作為開關量輸出端，PC0、 PC1、PC2、PC3作為輸入端，PC4、PC5、PC6、PC7作為輸出端。輸入接口電路具有相同的結構 82C55的PA0、PA1、PA2、PA3 口分別接上拉電阻後再開關的一端，以一路為例光電藕合隔離 選用4N25，輸入插口選用單列三腳插座。輸出功率驅動電路四組，以一組為例，光電隔離選 用4N25，集成驅動選用74LS06，開關控制管選用TIP127，繼電器選用固態繼電器，輸出插口 選用單列四腳插座。82C55的一路輸出信號接光電藕合4N25，經隔離後的信號接集成驅動 74LS06的一個單元，集成驅動74LS06的一個單元輸出信號推動功率放大管TIP127，功率放 大管TIP127的開關迴路串接固態繼電器。發電控制器經串接的啟動按鈕開關Kl連接12V蓄電池，由12V蓄電池供電。發電控制器主要完成下述控制功能1、檢測水位檢測開關、進水發電機、用水發電機、排水發電機發出的輸出信號；2、向進水電動閥、進水電動閥、充電器發出控制信號；在PC微型計算機上，根據發電控制器的控制功能要求；1、編寫實現控制功能的源程序；2、交叉彙編控制源程序；3、彙編後的源程序代碼，通過PC微型計算機的通訊接口輸入到單片機開發器；4、單片機開發器連接輸入接口與輸出功率驅動電路進行實際調試；5、將調試正確的控制程序代碼，固化在AT89C51晶片內。家庭自來水發電系統，由AT89C51晶片內固化的控制軟體控制實現各項控制功能。 家庭使用自來水時，在發電控制器的控制下，家庭自來水發電系統將自來水具有 的位能轉換為電能，儲存在蓄電池中供家用電器使用。以上所述的僅是採用本發明原理，製作能節省電能，能緩解電網供電狀態，調整電 網峰谷區，非常適宜在家庭使用的家庭自來水發電系統的優化實施例。應當指出，對於本領 域的技術人員來說，在不脫離發明原理的前提下，還可以作出若干變型和改進，以至開發出 其它的產品，也應視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
一種家庭自來水發電方法，所述的家庭自來水發電方法，其特徵是(1)、在家庭廚房、浴室的頂棚上安裝進水蓄水箱；(2)、在家庭的室外進水管上安裝進水電動閥，進水電動閥出口連接至進水發電機進水口；(3)、進水發電機出水口連接至進水蓄水箱上端；(4)、進水蓄水箱下端放水口連接至用水發電機進水口，用水發電機出水口連接至室內給水管；(5)、在廚房清洗臺臺面下安裝排水蓄水箱，浴盆、洗衣機的排水口經單向閥連接至排水蓄水箱的上端；(6)、在廚房外安裝排水發電機，排水蓄水箱出水口經排水電動閥連接至排水發電機進水口，排水發電機出水口連接至室外排水管；(7)、在進水儲水箱、排水儲水箱上設置水位檢測開關；水位檢測開關、進水發電機、用水發電機、排水發電機的輸出信號經光電隔離後，分別連接至發電控制器的輸入埠；(8)、發電控制器的三路輸出埠經光電隔離後，分別連接進水發電機、用水發電機、排水發電機的固態繼電器的控制端；(9)、發電控制器的四路輸出埠經光電隔離後，分別連接進水電動閥、排水電動閥、充電器、用水發電機電動機繞組的固態繼電器的控制端；(10)、進水電動閥、排水電動閥經固態繼電器的觸頭連接蓄電池；(11)、進水發電機、用水發電機、排水發電機的輸出電壓，經三路固態繼電器觸頭分別連接充電器輸入端，充電器的輸出端連接蓄電池；(12)、用水發電機的電動機繞組經固態繼電器觸頭連接蓄電池；(13)、進水儲水箱安裝的水位檢測開關檢測到進水儲水箱水位降低到發電水位時，發出輸出信號，輸出信號被發電控制器讀入，輸出控制信號到進水電動閥固態繼電器的控制端，進水電動閥開啟，自來水推動進水發電機發電，自來水流入進水儲水箱儲存；(14)、進水發電機發出的電，經充電器調節後向蓄電池充電。進水儲水箱儲存自來水一定水位後，水位檢測開關再次發出信號，發電控制器輸出控制信號到進水電動閥固態繼電器的控制端，進水電動閥關閉；(15)、清洗食物、蔬菜，清洗衣服，個人洗浴開啟閥門時，進水儲水箱儲存的自來水流過用水發電機，推動用水發電機發出微弱電壓，微弱電壓信號被發電控制器讀入，輸出控制信號到用水發電機的電動機繞組的固態繼電器的控制端，推動用水發電機發電，用水發電機發出的電，經充電器調節後向蓄電池充電；(16)、排水儲水箱安裝的水位檢測開關檢測到排水儲水箱水位升高到發電水位時，發出輸出信號，輸出信號被發電控制器讀入，輸出控制信號到排水電動閥固態繼電器的控制端，排水電動閥開啟，自來水推動排水發電機發電，自來水流入室外排水管推動下一層樓的排水發電機發電；(17)、排水發電機發出的電，經充電器調節後向蓄電池充電，排水儲水箱水位降低到一定水位後，水位檢測開關再次發出信號，發電控制器輸出控制信號到排水電動閥固態繼電器的控制端，排水電動閥關閉；(18)、上一層樓的室外排水流過排水發電機時，推動排水發電機發出的電，被發電控制器讀入，輸出控制信號到充電器固態繼電器的控制端，調節電壓後向蓄電池充電。
2.一種實現如權利要求1所述的家庭自來水發電的家庭自來水發電系統，所述的家庭 自來水發電系統包括室外進水管、室內給水管、進水發電機、排水發電機、室外排水管、蓄電 池，其特徵是還具有進水電動閥、用水發電機、進水蓄水箱、排水蓄水箱、排水電動閥、充電 器、發電控制器；具體結構是在家庭廚房、浴室的頂棚上安裝進水蓄水箱，進入家庭的室 外進水管安裝進水電動閥，進水電動閥出口連接至進水發電機進水口，進水發電機出水口 連接至進水蓄水箱上端，進水蓄水箱下端放水口連接至用水發電機進水口，用水發電機出 水口連接至室內給水管，廚房清洗臺臺面下安裝排水蓄水箱，清洗缸、浴盆、洗衣機的排水 口經單向閥連接至排水蓄水箱的上端，廚房外安裝排水發電機，排水蓄水箱出水口經排水 電動閥連接至排水發電機進水口，排水發電機出水口連接至室外排水管，進水儲水箱、排水 儲水箱設置水位檢測開關，水位檢測開關、進水發電機、用水發電機、排水發電機的輸出信 號經光電隔離後分別連接至發電控制器的輸入埠，發電控制器的輸出埠經光電隔離後 分別連接進水電動閥、排水電動閥、充電器的固態繼電器的控制端，進水電動閥、排水電動 閥經固態繼電器的觸頭連接蓄電池，進水發電機、用水發電機、排水發電機分別經固態繼電 器觸頭連接充電器輸入端，充電器輸出端連接蓄電池。
3.如權利要求2所述的家庭自來水發電系統，其特徵是進水蓄水箱箱體採用工程塑料 壓製成帶翻邊的長方體形狀，翻邊上加工連接箱蓋的螺紋孔，箱體兩側面加工進水的接頭 螺紋孔，箱體底部加工主出水孔，主出水孔附近加工安裝用水發電機的安裝孔，箱蓋採用工 程塑料壓製成帶翻邊的平蓋，平蓋上加工安裝廢水發電機的圓孔，圓孔邊沿加工安裝「O」形 密封圈的倒角，圓孔附近加工安裝密封壓蓋的螺紋孔，與圓孔相配加工一個帶圓孔的密封 壓蓋，圓孔直徑和微型水輪機外殼直徑相等，密封壓蓋邊沿加工安裝孔，箱蓋邊沿加工安裝 孔。
4.如權利要求2所述的家庭自來水發電系統，其特徵是用水發電機由機箱、微型水輪 機、低壓直流發電機-電動機組成；機箱採用工程塑料壓製成帶翻邊的長圓柱形狀，翻邊上 加工連接箱蓋的螺紋孔，箱體一個側面加工進水的接頭螺紋孔，箱體底部偏心加工主出水 孔，主出水孔附近加工安裝微型水輪機的安裝孔，箱蓋採用工程塑料壓製成帶翻邊的平蓋， 平蓋上加工安裝排水發電機的圓孔，圓孔邊沿加工安裝「O」形密封圈的倒角；低壓直流發 電機-電動機組的定子嵌入永久磁鐵構成磁場，電樞上嵌入發電機繞組和電動機繞組，在 電樞的一端安裝滑環、電刷向電動機繞組引入驅動電流，在電樞另一端安裝滑環、電刷引出 發電機繞組發出的電壓；微型水輪機用螺栓安裝在機箱的主出水孔位置，微型水輪機輸出 軸穿出機箱蓋，低壓直流發電機-電動機組安裝在機箱的機蓋上，輸入軸與微型水輪機輸 出軸連接，電動機輸出軸上安裝重量輕，轉動慣量較大的飛輪，飛輪採用鋁合金製作。
5.如權利要求2所述的家庭自來水發電系統，其特徵是排水發電機由機箱、微型水輪 機、低壓直流發電機組成，機箱採用工程塑料壓製成帶翻邊的長圓柱形狀，翻邊上加工連接 箱蓋的螺紋孔，箱體一個側面加工進水的接頭螺紋孔，箱體底部偏心加工主出水孔，主出水 孔附近加工安裝微型水輪機的安裝孔，箱蓋採用工程塑料壓製成帶翻邊的平蓋，平蓋上加 工安裝排水發電機的圓孔，圓孔邊沿加工安裝「O」形密封圈的倒角，微型水輪機用螺栓安裝 在機箱的主出水孔位置，微型水輪機輸出軸穿出機箱蓋，低壓直流發電機安裝在機箱的機 蓋上，輸入軸與微型水輪機輸出軸連接。
6.如權利要求2所述的家庭自來水發電系統，其特徵是排水蓄水箱箱體採用工程塑料 壓製成帶翻邊的長方體形狀，翻邊上加工連接箱蓋的螺紋孔，箱體一個側面加工進水孔，箱 蓋採用工程塑料壓製成帶翻邊的平蓋，平蓋上加工安裝螺紋連接孔，密封壓蓋邊沿加工安 裝孔，箱蓋邊沿加工安裝孔。
7.如權利要求2所述的家庭自來水發電系統，其特徵是進水電動閥、排水電動閥具有 相同結構，由蝶閥、減速器、步進電動機組成，減速器的輸出軸與蝶閥的轉柄連接，輸入軸與 步進電動機的輸出軸連接。
8.如權利要求2所述的家庭自來水發電系統，其特徵是充電器由PWM集成晶片及外 圍電阻、電容、驅動放大管、逆變開關管、逆變變壓器、整流二級管、濾波電容組成；PWM集成 晶片選用TL494，驅動放大管選用NPN型三極體，逆變開關管選用N溝道MOSFET開關管，在 TL494集成晶片的時基5、6引腳外接電阻、電容組成脈寬調製電路，一個電容連接TL494的 第5腳，一個電阻連接TL494的第6腳，TL494集成晶片的一路脈衝輸出引腳9輸出的脈寬 控制信號，連接一支驅動放大管NPN型三極體的基極；TL494集成晶片的另一路脈衝輸出引 腳10輸出的脈寬控制信號，連接另一支驅動放大管NPN型三極體的基極，兩支驅動放大管 NPN型三極體的集電極連接成推挽連接形式連接發電機的負極，兩支NPN型三極體的基極 與發射極之間分別正向並聯二極體，一支逆變開關管N溝道MOSFET開關管的柵極，連接一 支驅動放大管NPN型三極體的發射極，另一支逆變開關管N溝道MOSFET開關的柵極，連接 另一支驅動放大管NPN型三極體的發射極，兩支逆變開關管N溝道MOSFET開關管的源極連 接後接發電機的負極，兩支逆變開關管N溝道MOSFET開關管的漏極，分別與逆變變壓器初 級線圈連接成推挽形式組成逆變主電路，初級線圈的中心抽頭經供電固態繼電器的觸點與 發電機的正極連接，N溝道MOSFET開關管安裝在散熱片上，散熱片安裝在充電器盒上，通過 機盒散熱，逆變變壓器選用鐵氧體磁芯繞制，容量30VA，磁芯截面30X40平方毫米，初級繞 組用直徑0. 6毫米漆包線，兩根並繞2 X 60匝，逆變變壓器次級繞組用直徑0. 6毫米繞漆包 線繞70匝，50匝、60匝處抽頭，60匝、70匝引出端頭分別經變壓固態繼電器觸點連接整流 電路輸入端，整流二級管連接成全橋整流電路，電容器並聯在全橋整流電路的正、負極，逆 變變壓器次級線圈輸出的電流整流後經電容器濾波向蓄電池充電。
9.如權利要求2所述的家庭自來水發電系統，其特徵是發電控制器由單片機系統、輸 入接口電路、輸出驅動電路組成，單片機晶片選用AT89C51，輸入輸出接口晶片選用82C55， 輸入接口電路四組，輸出功率驅動電路四組，設置兩隻指示燈，一隻接入單片機系統，一隻 接入輸出功率驅動，設置啟動、停止按鈕控制發電控制器，將單片機系統，四組輸入接口電 路，以及兩組雙列二十腳插座製作在主電路板上，二組步進電動機驅動電路，四組開關控制 的輸出驅動電路，都分別單獨製作單元電路板，主電路板、單元電路板以上下重疊的形式放 置，通過兩組雙列二十腳插座，並行電纜插頭連接；輸入輸出接口晶片82C55的PAO、PAU PA2、PA3 口作為開關量輸入端，PA4、PA5、PA6、PA7 口作為開關量輸出端，PBO、PB1、PB2、PB3、 PB4、PB5、PB6、PB7 作為開關量輸出端，PCO、PCI、PC2、PC3 作為輸入端，PC4、PC5、PC6、PC7 作為輸出端，輸入接口電路具有相同的結構，82C55的PA0、PA1、PA2、PA3 口分別接上拉電阻 後再開關的一端，以一路為例，光電藕合隔離選用4N25，輸入插口選用單列三腳插座；輸出 功率驅動電路四組，以一組為例，光電隔離選用4N25，集成驅動選用74LS06，開關控制管選 用TIP127，繼電器選用固態繼電器，輸出插口選用單列四腳插座，82C55的一路輸出信號接光電藕合4N25，經隔離後的信號接集成驅動74LS06的一個單元，集成驅動74LS06的一個單 元輸出信號推動功率放大管TIP127，功率放大管TIP127的開關迴路串接固態繼電器。
10.如權利要求2所述的家庭自來水發電系統，其特徵是蓄電池選用兩組高性能免維 護12V蓄電池。
全文摘要
本發明涉及一種家庭自來水發電方法和自來水發電系統，由室外進水管、進水電動閥、進水發電機、進水蓄水箱、用水發電機、室內給水管、排水蓄水箱、排水電動閥、排水發電機、室外排水管、蓄電池、充電器、發電控制器組成家庭自來水發電系統。由發電控制器控制，自來水從室外進水管快速流過進水發電機，推動進水發電機發電，廚房用水、洗浴用水、清衣服用水時，進水蓄水箱中儲存的自來水經室內給水管流過用水發電機，推動用水發電機發電，使用後的自來水流入排水儲水箱儲存，流經排水發電機，推動排水發電機發電。進水發電機、用水發電機、排水發電機發出的交流電，經充電器向蓄電池充電供家庭使用。
文檔編號H02J7/00GK101839203SQ20091005863
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月18日 優先權日2009年3月18日
發明者陳炯 申請人:陳炯