申请日2010.06.14
公开(公告)日2012.05.16
IPC分类号F03B13/00; F03B13/26; F03B13/22; F03B13/14
摘要
根据本发明，不需考虑气候条件和水位高低，通过将该漂浮型小型水力发电装置安装在污水处理工程各工序之间的水道或者水净化工场的排放水水道中即可产生稳定和恒定电能。另外，由于该发电装置不需要安装在开阔地段，跟安装成本相比，其维护和修理成本是很低的且能量转换效率很高。到目前，根据本发明，流入污水处理工场和水处理工场的水道的那些水可以转换成新的能量，且能量是环保清洁的能源，不排放二氧化碳。
摘要附图
权利要求书
1.一种漂浮型小型水力发电装置，其使用污水处理工场排出物和水净化工场的排放水，所述排出物和排放水沿水道流动，该装置包括：
多个主体框，其安装在水道的相对两侧且自水面上侧往水道底部方向直立固定;
一矩形主体板，其水平地安装在所述多个主体框之间的水道和空区的中部区域;
一漂浮均匀化单元，其与主体框和主体板连接，安装有多个被啮合的齿轮，依据水位高低上下移动，且平稳地浮起所述主体板;
一止动单元，通过将主体板滚动地连接到配置在主体框外部水道的相对侧边，防止主体板被水流从正常位置移开;
一对漂浮构件，其安装在主体板下方并将主体板浮起到水面上;
一浮高调节单元，其通过压挤有螺纹杆的漂浮构件调整主体板的漂浮高度，所述螺纹杆从漂浮构件的上边部分贯穿漂浮构件的主体板;
多个水力涡轮，其安装在所述的一对漂浮构件之间的空区内;
一流速调节板，其水平安装在水里涡轮下方，板状外形，并倾斜来调整作用到水力涡轮上的水流强度;
一倾斜度调节单元，其连接流速调节板和主体板且调整流速调节板的倾斜度，以便流速调节板从水平状态向水流方向倾斜;
一能量传输单元，与所述主体板连接且汇集并传输水力涡轮的转动能量;
一增速齿轮箱，其安装在主体板的中部区域，转换从能量传输单元传输来的转动能量;
一发电机，其与所述的增速齿轮箱啮合并产生电能;
以及一能量控制器，其与所述发电机的电力线连接并变换电力。
2.根据权利要求1所述的发电装置，其中漂浮均匀化单元包括一安装在主体框上靠近主体板一侧的齿条，且有一安装在主体框上的小齿轮单元与齿条啮合。
3.根据权利要求1所述的发电装置，其中所述止动单元包括一位于主体框外部的固定框，该固定框与水道中主体框形状相同;与固定框连接的轨道导向元件;以及一安装在主体板上与轨道导向元件相应区域的滚轮。
4.根据权利要求1所述的发电装置，其中 所述浮高调节单元包括一设置有一螺母部分的引导元件，用来接纳一螺纹杆，并固定在主体板上;一与主体板连接的漂浮构件导向件，位于漂浮构件两相对侧边，引导所述漂浮构件上下运动;以及一连接在该螺纹杆上端部的具有手柄的圆形转动体，且转动所述螺纹杆来压挤漂浮构件，调整主体板的漂浮高度。
5.根据权利要求1所述的发电装置，其中所述流速调节板进一步包括设于其上表面的多个辅助板，板状结构且往水流方向倾斜翘起，使水流容易被传送至水力涡轮。
6.根据权利要求1所述的发电装置，其中所述倾斜度调节单元包括四个与流速调节板角部区域连接的心轴，且贯穿主体板延伸出一预定长度;一与邻近心轴相互连接的导向件，其中心区域具有螺母部分;一插在所述螺母部分内且下端部与主体板连接的螺纹杆;一连接在心轴下端部的铰接单元，其与流速调节板连接;以及一连接在该螺纹杆上端部的具有手柄的圆形转动体，转动所述螺纹杆来调整流速调节板的倾斜度。
7.根据权利要求1所述的发电装置，其中所述能量传输单元包括两个能量传输齿轮，以及一汇集来自能量传输齿轮的能量的能量汇集齿轮。
8.根据权利要求1所述的发电装置，进一步包括无线通信装置，其远程决定和控制能量控制器的状态。
9.根据权利要求1所述的发电装置，其中所述多个水力涡轮的形状可以为圆柱形，与多个叶片连接，且设有贯穿相对侧面中心部位的转轴。
说明书
使用污水处理工场排出物和水净化工场排放水进行发电的漂浮型小型水力发电装置
技术领域
本发明涉及一种水力发电装置，更特别地涉及一种漂浮型小型水力发电装置，其可以安装在污水处理工场排出物和水净化工场排放水的水道中，产生电能。
背景技术
对于采用太阳热、风、地热、潮汐或该类自然清洁能源发电模式的研究和开发工作在积极进展中。然而，这样的采用太阳热、风能产生能源的方式需要过多前期投资且需要一个很长资金回收期，并且还有需要依赖气候来连续产生能量的问题。一般来说，太阳能的转换率大约12%，风能的平均转换率是20%。这样的话，与投入相比，很难连续地产生能源。
与前述低效率获取能量方式相比，江河、溪流、灌溉渠或者类似物中的自然地流动的水力能作为一种新能源被突显出来。作为采用江河、溪流等产生电能的装置的参考例子，韩国实用新型214498、0359794、0329785等等。
然而，以上的参考例子在实际发电时都有局限。也就是说，在江河、溪流等的开阔地段安装发电装置是不容易的，并且由于气候变化洪水和干旱经常发生，所以维护是不大可能的，效率也是很低的，甚至很难于安装发电装置。因此，小型水力发电可以在具有水道的设施中进行，只要水道的水流相对较平稳且维护相对容易，甚至在外部环境改变的情况下。
当设施与水道一起建成后，就有了连接沟渠、进水站、水净化工场、污水处理工场等等。这些设施当中，水流保持足够可用，例如污水处理工场或者进水站和水净化工场。这种发电方法，尽管少用，但在使用水瀑(waterfall)情况下是可以使用这种设施的。因此，如果只有一点儿或者没有水瀑就不可能进行发电。因此，一般需要建造人工堤坝或者堤防或者沟渠来形成水瀑，以便发电。前述的方法不仅需要额外的开支，而且在环境方面也是不受欢迎的。
另外，上述参考文件中披露的水力发电目的是安装在江河、溪流等的开阔地段，因此不方便应用于该水道。然而，如果在使用时对该水力发电进行改变然后应用于该水道的话，会出现很多问题。例如，由于水力涡轮所接触水表面之处的水位高低是固定的且不会相应于水流速度变化，所以很难高效地获取转动能。同时，如果流速很高或者波浪很大，漂浮构件不正常地漂浮，使得水力涡轮倾斜或者摇动。另一方面，如果流速很低，水力涡轮的转动能不可控制，从而产生不稳定的电能。除了上面的问题，参考文件中的发电装置还有其他多方面的问题，因此商业化起来有一定难度。
如图1(a)和(b)所示，一般的污水处理和水净化工场包括多个一步一步执行的工序。这些工序形成多个各种形式的长水道(W.L、waterway)，依据化学消毒或其他净化处理等不同目的，形成各种形式的长水道，由此传送水流。附图中显示的很多水道是重复地配置为嵌入式或者外露式管道。然而，到目前为止，水流已经被置于只需小的投入就可以将水流转化成能源的水道中。
因此，有必要开发一些较好利用那些被置于水道中的环保能源的技术，来解决在不必提供附加设备情况下解决现有的漂浮型小型水力发电装置。
发明内容
本发明提供一种漂浮型小型水力发电装置，其使用污水处理工场排出物和水净化工场的排放水，使用排放到污水处理工场和水净化工场的水道中的水流，并产生环保、稳定的电能。
根据本发明的一方面，一种漂浮型小型水力发电装置，其使用污水处理工场的排出物和水净化工场的排放水，其沿一水道流动，该装置包括： 多个主体框，主体框安装在水道的相对的两侧且自水面上侧往水道底部方向直立固定;一矩形主体板，其水平地安装在所述多个主体框之间的水道和空区的中部区域;一漂浮均匀化单元，其与主体框和主体板连接，安装有多个被啮合的齿轮，依据水位高低上下移动，且平稳地浮起所述主体板;一止动单元，通过将主体板滚动地连接到配置在主体框外部水道的相对侧边，防止主体板被水流从正常位置移开;一对漂浮构件，其安装在主体板下方并将主体板浮起到水面上;一浮高调节单元，其通过压挤有螺纹杆的漂浮构件调整主体板的漂浮高度，所述螺纹杆从漂浮构件的上边部分贯穿漂浮构件的主体板;多个水力涡轮，其安装在所述的一对漂浮构件之间的空区内;一流速调节板，其水平安装在水里涡轮下方，板状外形，并倾斜来调整作用到水力涡轮上的水流强度;一倾斜度调节单元，其连接流速调节板和主体板且调整流速调节板的倾斜度，以便流速调节板从水平状态向水流方向倾斜;一能量传输单元，与所述主体板连接且汇集并传输水力涡轮的转动能量;一增速齿轮箱，其安装在主体板的中部区域，转换从能量传输单元传输来的转动能量; 一发电机，其与所述的增速齿轮箱啮合并产生电能;以及一能量控制器，其与所述发电机的电力线连接并变换电力。
所述漂浮均匀化单元可以包括一安装在主体框靠近主体板一侧的齿条，且有一安装在主体框上的小齿轮单元与齿条啮合。
所述止动单元包括一位于主体框外部的固定框，该固定框与水道中主体框形状相同;与固定框连接的轨道导向元件，以及一安装在主体板上与轨道导向元件相应区域的滚轮。
所述浮高调节单元包括一下端部连接至漂浮单元顶盖的螺纹杆，且向主体框的上部延伸;一具有供接纳所述螺纹杆的螺母部分的引导元件，固定在主体板上;一位于漂浮构件两相对侧边的漂浮构件导向件;以及一连接在该螺纹杆上端部的转动体。
所述流速调节板可以进一步包括多个将水流传送至水力涡轮的辅助板。
所述倾斜度调节单元可以包括四个与流速调节板角部区域连接的心轴，且贯穿主体板延伸出一预定长度;一与邻近心轴相互连接的导向件，其中心区域具有螺母部分;一插在所述螺母部分内且下端部与主体板连接的螺纹杆;以及一连接在心轴下端部的铰接单元，其与流速调节板连接。
所述能量传输单元包括两个能量传输齿轮，以及一汇集来自能量传输齿轮的能量的能量汇集齿轮。
该发电装置可以进一步包括无线通信装置，其远程决定和控制能量控制器的状态。
所述多个水力涡轮的形状可以为圆柱形，与多个叶片连接，且设有贯穿相对侧面中心部位的转轴。
根据本发明的示范实施例，本发明提供一种漂浮型小型水力发电装置，其使用污水处理工场排出物和水净化工场的排放水，使用排放到污水处理工场和水净化工场的水道中的水流，并产生环保、稳定的电能。 特别地，根据本发明作出的发电装置示范实施例能产生稳定和恒定电能，不依赖气候条件，且由于不必安装在一开阔地段，跟安装费用相比，具有低维持和修理成本以及高能量转换效率。