CN212838159U - 一种水能发电装置及燃气式热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水能发电装置及燃气式热水器，该装置安装在燃气式热水器上，具有外壳体，外壳体上设有进水端、出水端，在进水端与出水端之间设置有发电机本体，发电机本体包括转子以及定子，转子包括叶轮轴、装设于叶轮轴上的水轮机、装设于水轮机上的永磁体，定子装设在永磁体上；水能发电装置还包括中央处理器、电源电路以及流量传感器，流量传感器用于检测所在水龙头出口处的流量信息并将其反馈至中央处理器，中央处理器与电源电路连接，电源电路连接在发电机本体与燃气式热水器的燃烧装置之间。应用本实用新型可利用燃气式热水器使用过程中水流动的能量转化为电能用于燃气式热水器。

Description

一种水能发电装置及燃气式热水器

技术领域

本实用新型涉及燃气式热水器技术领域，尤其涉及一种水能发电装置及燃气式热水器。

背景技术

现有的燃气式热水器通常以电池或接入市电供给工作所需的电力，但电池为消耗品，其电量会随着使用时间而递减，因此，必须经常检视电池的电量(热水器通常附有电池电量指示表或弱电指示灯)，一旦电池电量不足，而又未能及时更换电池时，热水器便无法启动；而采用市电供电，缺点是需要进行电线的安装布置，对未预留市电接口的位置，可能会带来一定的麻烦，并影响美观。

此外，电池通常含有重金属，由于大量的电器广泛使用干电池，汰换下来的电池若未能妥善回收处理而任意丢弃或与一般垃圾弃置于掩埋场的话，将会严重污染地下水，危害农作物及人体。因此，发掘利用环保能源减少干电池的使用，是利国利民好事。

本发明采用自来水进行发电，在热水器开始工作时，自来水流动，带动发电机发电，从而可以为监控热水器工作状态的装置提供电能，而在热水器停止工作后，自来水停止流动，装置不需要工作，也就不需要再提供电能，故即可以实现装置的自发电工作，又可以解决外接市电带来的一系列问题，同时节约能源。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种利用燃气式热水器使用过程中水流动的能量转化为电能用于燃气式热水器的水能发电装置。

本实用新型的另一目的是提供一种使用上述水能发电装置的燃气式热水器。

为了实现上述主要目的，本实用新型提供的水能发电装置，安装在燃气式热水器上，具有外壳体，所述外壳体上设有进水端、出水端，在所述进水端与所述出水端之间设置有发电机本体，所述发电机本体包括转子以及定子，所述转子包括叶轮轴、装设于所述叶轮轴上的水轮机、装设于所述水轮机上的永磁体，所述定子装设在所述永磁体上；所述水能发电装置还包括中央处理器、电源电路以及流量传感器，所述流量传感器用于检测所在水龙头出口处的流量信息并将其反馈至所述中央处理器，所述中央处理器与所述电源电路连接，所述电源电路连接在所述发电机本体与燃气式热水器的燃烧装置之间；所述电源电路包括整流滤波模块、第一滤波电容组以及稳压器，所述整流滤波模块输入端与所述水能发电装置的AC输出端子电连接，所述整流滤波模块输出端与所述第一滤波电容组的输入端电连接，所述第一滤波电容组的输出端与所述稳压器的输入端电连接，所述稳压器的输出端连接有第二滤波电容组，所述第二滤波电容组连接至电源输出端，所述电源输出端输出至燃气式热水器的燃烧装置。

进一步的方案中，所述定子包括铁芯以及嵌入所述铁芯内的发电线圈。

进一步的方案中，当水流由所述进水端流入并经过所述水轮机从所述出水端流出时，水流带动所述水轮机旋转，并带动所述永磁体同步旋转产生突变磁场，嵌入所述铁芯中的所述发电线圈在交变磁场中产生感生电动势信号，所述电动势信号经导线向热水器的燃烧装置提供电流。

进一步的方案中，所述水能发电装置还包括温度状态检测装置，所述温度状态检测装置用于检测燃气式热水器的温度状态信号。

进一步的方案中，所述整流滤波模块为全波整流模块或半波整流模块。

进一步的方案中，所述第一滤波电容组包括依次并联的第一电容、第二电容以及第三电容；所述第二滤波电容组包括依次并联的第四电容以及第五电容。

进一步的方案中，所述进水端、出水端均为四分接头。

进一步的方案中，所述水能发电装置与热水器的燃烧装置之间还设置有蓄电池。

由此可见，本实用新型可以为燃气式热水器提供自有电源，而无需接入市电，水流流过发电装置的水轮机，从而带动叶轮转动，叶轮转动带动微型发电线圈转动，可以实现发电；发电装置产生的电能经过电源电路进行整流、滤波、稳压后提供燃气式热水器以及其他装置工作使用。

为了实现上述另一目的，本实用新型提供的一种燃气式热水器，包括供电装置、燃烧装置、燃气电磁阀以及水箱，所述供电装置采用上述的水能发电装置，所述燃烧装置与所述燃气电磁阀连接以用于向水箱提供热量。

进一步的方案中，所述水能发电装置安装在所述热水器进水口或出水口处，并且所述水能发电装置的进水口与所述热水器进水口或出水口相连通。

由此可见，本实用新型安装在燃气式热水器进水口或出水口处，利用水流动时的能量来驱动叶轮，通过叶轮齿轮的转动带动发电机发电，从而可以提供燃气式热水器所需电能。

所以，本实用新型的燃气式热水器可以彻底改变现有燃气式热水器使用时需另外附加电池的传统做法，可在打开水进入燃气式热水器时自身产生电能满足自身需要。另外。水能发电装置与燃气式热水器制成一体，无需另附加电池，具有使用方便，对环境无任何污染的优点。

附图说明

图1是本实用新型一种水能发电装置实施例的结构示意图。

图2是本实用新型一种水能发电装置实施例的剖视图。

图3是本实用新型一种水能发电装置实施例的电路原理图。

图4是本实用新型一种水能发电装置实施例中全波整流模块的电路原理图。

图5是本实用新型一种水能发电装置实施例中半波整流模块的电路原理图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

一种水能发电装置实施例：

如图1所示，本实用新型的水能发电装置，安装在燃气式热水器100 上，具有外壳体2，外壳体2上设有进水端1、出水端4，在进水端1与出水端4之间设置有发电机本体，发电机本体包括转子9、定子以及AC输出端子10，转子9包括叶轮轴8、装设于叶轮轴8上的水轮机3、装设于水轮机3上的永磁体7，定子装设在永磁体7上。

作为优选，本实施例的定子包括铁芯5以及嵌入铁芯5内的发电线圈6。

水能发电装置还包括中央处理器20、电源电路30以及流量传感器40，流量传感器40用于检测所在水龙头出口处的流量信息并将其反馈至中央处理器20，中央处理器20与电源电路30连接，电源电路30连接在发电机本体与燃气式热水器100的燃烧装置之间。

在本实施例中，在每一水龙头出水口上设有流量传感器40，可以通过流量传感器40检测所在水龙头出口处的流量信息以实现流量的检测。

另外，当进水管径一旦确定，水流量的大小取决于流速，在本实施例中，本实用新型的电源电路30向热水器输出电压的大小也取决于流速，可由中央处理器20控制输出电压大小。因此，根据输出电压的大小可精确测量出流量，而流量的检测是快速燃气恒温燃气式热水器100必不可少的关键参数。

在实际应用中，当水流由进水端1流入并经过水轮机3从出水端4流出时，水流带动水轮机3旋转，并带动永磁体7同步旋转产生突变磁场，嵌入铁芯5中的发电线圈6在交变磁场中产生感生电动势信号，电动势信号经导线向热水器的燃烧装置提供电流。

其中，转子9上的永磁体7的磁极按N、S交替有规律排列，转子9 在转动时其磁场也跟随转动。与永磁体7相对应的铁芯5因磁场旋转而获得交变磁场，嵌入铁芯5中的发电线圈6在交变磁场中产生感生电动势，电动势经导线向外部负载提供电流。当水流停止时，水轮失去了水流提供的动能，停止转动，因此，铁芯5上没有交变磁场，线圈就没有感生电动势，此时，本装置不向外部提供电源。

在本实施例中，电源电路30包括整流滤波模块31、第一滤波电容组 32以及稳压器33，整流滤波模块31输入端与水能发电装置的AC输出端子10电连接，整流滤波模块31输出端与第一滤波电容组32的输入端电连接，第一滤波电容组32的输出端与稳压器33的输入端电连接，稳压器 33的输出端连接有第二滤波电容组34，第二滤波电容组34连接至电源输出端35，电源输出端35输出至燃气式热水器100的燃烧装置和温度状态检测装置50。

具体的，第一滤波电容组32包括依次并联的第一电容、第二电容以及第三电容；第二滤波电容组包括依次并联的第四电容以及第五电容。

参见图，整流滤波模块31为全波整流模块或半波整流模块，全波整流模块包括整流桥堆、电解电容EC1、电容C1、电容C2、电解电容EC2、电容C3以及稳压器LM1，半波整流模块包括二极管D1、电解电容EC3、电容C11、电容C12、电解电容EC4、电容C13以及稳压器LM2。可见，整流电路可以使用半桥式整流或波整流，获得直流电，通过蓄能电容，滤波电容，保持电压的相对稳定，经稳压器33稳压后，提供电路板工作。

在本实施例中，转子9与水轮机3设计成一体放在水中，使力矩的损耗减到最小，充分利用水能，输出的能量可为控温型燃气的热水器点火、气阀调节、温度控制，安全保护提供足够的能源，直接驱动燃气式热水器 100的电控***工作，使环保型(无需电池)燃气式热水器100成为可能。

当然，在水质较差的水流中含有泥沙杂质，特别是杂质中的导磁物质吸附在永磁体7上，会改变转子9的转动贯量，影响转子9转速的稳定。这些物质若大量的聚集在转子9上，还会导致转子9被卡滞。为了解决这一问题，本实用新型可以在水轮与永磁体7之间设有隔板11，隔板11选用非导磁材料，其主要作用是将杂质与永磁体7隔开让水流将其冲走。当然，在某些时候，隔板11也可以取消。

在本实施例中，水能发电装置还包括温度状态检测装置50，温度状态检测装置50用于检测燃气式热水器100的温度状态信号。具体的，温度状态检测装置50包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器，第一温度传感器安装在燃气式热水器100的出水口或出水管壁处，用于检测第一温度信号，第二温度传感器安装在燃气式热水器100内部，如热水器内部的点火感温探头，用于检测第二温度信号，第三温度传感器安装在燃气式热水器100排气管处，用于检测第三温度信号。其中，第一温度传感器用于检测燃气式热水器100的出水口或出水管壁处的第一温度信号，第一中央处理器20将接收到的第一温度信号与对应的水龙头预设的出水温度进行比较并向设于燃气式热水器100燃气进口的电磁阀发出信号以控制其开度。

作为优选，进水端1、出水端4均为四分接头。可见，使用双四分进出水接头，串接到热水器的进水管上，当热水器出水时，自来水流动推动叶片转动，进行发电，产生电能。

作为优选，水能发电装置与热水器的燃烧装置之间还设置有蓄电池。可见，增加蓄电池，可以保持电量的持续。

由此可见，本实用新型可以为燃气式热水器100提供自有电源，而无需接入市电，水流流过发电装置的水轮机3，从而带动叶轮转动，叶轮转动带动微型发电线圈6转动，可以实现发电；发电装置产生的电能经过电源电路30进行整流、滤波、稳压后提供燃气式热水器100以及其他装置工作使用。

一种燃气式热水器实施例：

在本实施例中，本实用新型的燃气式热水器100包括供电装置、燃烧装置、燃气电磁阀以及水箱，供电装置采用上述的水能发电装置，燃烧装置与燃气电磁阀连接以用于向水箱提供热量。

进一步的，水能发电装置安装在热水器进水口或出水口处，并且水能发电装置的进水口与热水器进水口或出水口相连通。

在本实施例中，燃气式热水器100还包括显示终端，上述流量信息、上述温度信息由中央处理器20发送至显示终端进行显示。

由此可见，本实用新型安装在燃气式热水器100进水口或出水口处，利用水流动时的能量来驱动叶轮，通过叶轮齿轮的转动带动发电机发电，从而可以提供燃气式热水器100所需电能。

所以，本实用新型的燃气式热水器可以彻底改变现有燃气式热水器使用时需另外附加电池的传统做法，可在打开水进入燃气式热水器时自身产生电能满足自身需要。另外。水能发电装置与燃气式热水器制成一体，无需另附加电池，具有使用方便，对环境无任何污染的优点。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型做出的非实质性修改，也均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水能发电装置，安装在燃气式热水器上，具有外壳体，所述外壳体上设有进水端、出水端，其特征在于：

在所述进水端与所述出水端之间设置有发电机本体，所述发电机本体包括转子以及定子，所述转子包括叶轮轴、装设于所述叶轮轴上的水轮机、装设于所述水轮机上的永磁体，所述定子装设在所述永磁体上；

所述水能发电装置还包括中央处理器、电源电路以及流量传感器，所述流量传感器用于检测所在水龙头出口处的流量信息并将其反馈至所述中央处理器，所述中央处理器与所述电源电路连接，所述电源电路连接在所述发电机本体与燃气式热水器的燃烧装置之间；

所述电源电路包括整流滤波模块、第一滤波电容组以及稳压器，所述整流滤波模块输入端与所述水能发电装置的AC输出端子电连接，所述整流滤波模块输出端与所述第一滤波电容组的输入端电连接，所述第一滤波电容组的输出端与所述稳压器的输入端电连接，所述稳压器的输出端连接有第二滤波电容组，所述第二滤波电容组连接至电源输出端，所述电源输出端输出至燃气式热水器的燃烧装置。

2.根据权利要求1所述的水能发电装置，其特征在于：

所述定子包括铁芯以及嵌入所述铁芯内的发电线圈。

3.根据权利要求2所述的水能发电装置，其特征在于：

当水流由所述进水端流入并经过所述水轮机从所述出水端流出时，水流带动所述水轮机旋转，并带动所述永磁体同步旋转产生突变磁场，嵌入所述铁芯中的所述发电线圈在交变磁场中产生感生电动势信号，所述电动势信号经导线向热水器的燃烧装置提供电流。

4.根据权利要求3所述的水能发电装置，其特征在于：

所述水能发电装置还包括温度状态检测装置，所述温度状态检测装置用于检测燃气式热水器的温度状态信号。

5.根据权利要求1至4任一项所述的水能发电装置，其特征在于：

所述整流滤波模块为全波整流模块或半波整流模块。

6.根据权利要求5所述的水能发电装置，其特征在于：

所述第一滤波电容组包括依次并联的第一电容、第二电容以及第三电容；

所述第二滤波电容组包括依次并联的第四电容以及第五电容。

7.根据权利要求1至4任一项所述的水能发电装置，其特征在于：

所述进水端、出水端均为四分接头。

8.根据权利要求1至4任一项所述的水能发电装置，其特征在于：

所述水能发电装置与热水器的燃烧装置之间还设置有蓄电池。

9.一种燃气式热水器，包括供电装置、燃烧装置、燃气电磁阀以及水箱，其特征在于：所述供电装置采用权利要求1至7任一项所述的水能发电装置，所述燃烧装置与所述燃气电磁阀连接以用于向水箱提供热量。

10.根据权利要求9所述的燃气式热水器，其特征在于：所述水能发电装置安装在所述热水器进水口或出水口处，并且所述水能发电装置的进水口与所述热水器进水口或出水口相连通。

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