[发明专利]基于微型水斗与PVDF膜压电技术的复合雨水发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及基于微型水斗与PVDF膜压电技术的复合雨水发电装置，属于水力发电领域。

背景技术

伴随着人类文明的进步，能源与环境已经成为21世纪人类社会发展面临的重大核心问题。目前广泛使用的煤炭、石油以及天然气等化石能源给生态环境造成了严重的影响和破坏，且其储量正在日益减少，价格也在不断攀升，由此引发的能源危机和战争也日趋增多。为了实现能源的可持续发展，我国一方面必须“开源”，即开发核电、风电等新能源和可再生能源，另一方面还要“节流”，即调整能源结构，大力实施节能减排。雨水作为清洁绿色的可再生能源，有着巨大的发展潜力。目前，城市中的高层建筑越来越多，降落到楼顶的雨水要经过排水管道排到地面，这些雨水所蕴含的重力势能是非常可观的。如果合理利用这部分雨水的势能进行发电，将产生电能用于路灯或紧急照明系统，将在一定程度上实现节能减排的目标。

现有的可供选择的雨水发电方案有三种，分别是阵列式分布发电、汇流式集中发电和混合式一体化发电系统。这些雨水发电系统的应用存在初期投入较大、安装调试过程繁琐等问题，汇流式集中发电和混合式一体化发电系统还存在过分依赖整个建筑的集水与导流系统的问题，缺乏因地制宜的灵活性。一个发电系统往往只应用在某个具体的建筑物上，普适性差。

发明内容

本发明目的是为了解决现有雨水发电装置成本高、安装调试过程繁琐的问题，提供了一种基于微型水斗与PVDF膜压电技术的复合雨水发电装置。

本发明所述基于微型水斗与PVDF膜压电技术的复合雨水发电装置，它包括排雨管道的入水口设置水位自动控制单元，在水位自动控制单元的下方设置微型水斗发电单元，在排雨管道的出水口设置PVDF压电模块发电单元；

水位自动控制单元包括浮球、V型连杆、具有通孔的隔板、阀门和磁铁，

V型连杆固定在排雨管道的内侧壁上，V型连杆的上分支和下分支沿固定在排雨管道的支点上下转动，V型连杆下方设置有具有通孔的隔板，

具有通孔的隔板嵌入排雨管道的内腔，阀门与具有通孔的隔板上的通孔相配合，阀门的固定端与具有通孔的隔板连接，阀门的自由端通过绳索与V型连杆的下分支连接；阀门的自由端还通过绳索与浮球的下端连接；磁铁设置在具有通孔的隔板上表面的阀门固定端位置；

微型水斗发电单元包括微型水斗轮毂、m个微型水斗叶片、主动轮、从动轮、皮带和水斗发电电路；m为大于或等20的正整数；

沿微型水斗轮毂圆周均匀设置m个微型水斗叶片，所有微型水斗叶片的凹槽朝向一致，且保证任一时刻均有位于具有通孔的隔板的通孔下方的微型水斗叶片，通孔下方的微型水斗叶片的凹槽朝上；

微型水斗轮毂的主轴上设置主动轮、从动轮设置在排雨管道的外侧壁上，主动轮和从动轮之间通过皮带配合联动；从动轮的动能输出端连接水斗发电电路的动能输入端，水斗发电电路输出电能；

PVDF压电模块发电单元包括PVDF压电膜和PVDF发电电路，PVDF压电膜设置在微型水斗发电单元下方，并嵌入排雨管道内，PVDF压电膜与具有通孔的隔板平行；PVDF压电膜的雨水震动动能输出端连接PVDF发电电路的动能输入端，PVDF发电电路输出电能。

本发明的优点：针对现有的雨水发电系统存在的问题，本发明复合雨水发电装置实现了雨水发电装置的模块化，可灵活安装在不同的建筑物的排雨系统上，提高了灵活性与普适性。装置制作简单，利用了生活中的废弃物与简易的机械零件，降低了成本，实现了废物利用、节能环保的目的。

本发明复合雨水发电装置可分为三个主要模块，分别是水位自动控制单元、微型水斗发电单元和PVDF压电模块发电单元。每个单元相互独立，可以根据建筑物的实际情况分别安装在排雨管道的不同部位；每个单元又相互联系，组成一个有机的整体，共同实现雨水能量多级利用。

附图说明

图1是本发明所述基于微型水斗与PVDF膜压电技术的复合雨水发电装置的结构示意图；

图2是微型水斗发电模块结构示意图；

图3是PVDF膜压发电电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述基于微型水斗与PVDF膜压电技术的复合雨水发电装置，它包括排雨管道6的入水口设置水位自动控制单元，在水位自动控制单元的下方设置微型水斗发电单元，在排雨管道6的出水口设置PVDF压电模块发电单元；

水位自动控制单元包括浮球1、V型连杆2、具有通孔的隔板5、阀门3和磁铁4，