專利名稱：風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種收集可再生的無(wú)污染能量并將其轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具體涉及一 種能夠同時(shí)收集風(fēng)能和雨能從而有效擴(kuò)大能量收集范圍、提高發(fā)電量的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對(duì)各種能源的需求不斷擴(kuò)大。人類社會(huì)在近兩百年來(lái)取得了巨大進(jìn)步，在這一過程中，發(fā)展所需要的能量主要 是從能源物質(zhì)中獲得，使用過的能量最終以熱的形式釋放出去。這樣，就存在兩個(gè)主要問 題第一是以石油、煤等為主的能源物質(zhì)因不斷消耗而減少，存在用盡的可能，即所謂的能 源危機(jī)；第二是能源物質(zhì)中的能量最終變成了熱能，加上能源物質(zhì)釋放能量的過程中分解 產(chǎn)生二氧化碳，結(jié)果導(dǎo)致全球變暖，由此冰川融化，海平面上升，沿海地區(qū)有被淹沒的危險(xiǎn)。 此外，不斷發(fā)生的漏油事件污染了海洋環(huán)境，威脅了其中生命體的生存。所以，可再生能源 的開發(fā)越來(lái)越緊迫。但是，利用可再生能源的發(fā)展遇到了經(jīng)濟(jì)利益的阻力。傳統(tǒng)的從能源物質(zhì)中獲取 能量的技術(shù)發(fā)展歷史長(zhǎng)，已經(jīng)非常成熟，成本相對(duì)較低?？稍偕茉?，如風(fēng)循環(huán)、水循環(huán)體 系、太陽(yáng)能等，它們雖然存在于人們?nèi)粘Ｉ钪?，但因?yàn)樗鼈冝D(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿男实投估?用它們的成本較高，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)。盡管如此，一批為人類長(zhǎng)遠(yuǎn)利益著想的科技人 員經(jīng)過不懈艱苦的努力，已發(fā)展出一系列利用風(fēng)力、水力和太陽(yáng)能的發(fā)電系統(tǒng)。然而，這些 技術(shù)的單位發(fā)電量的成本還是高于傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)，在以利潤(rùn)為衡量指標(biāo)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)，成本 就成為可再生能源利用的主要障礙。太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)主要是太陽(yáng)能電池。目前太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率低，使用壽命 不長(zhǎng)，一般為20到25年，這樣平均下來(lái)單位發(fā)電成本較高。風(fēng)能發(fā)電主要是利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪中的槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。已投入 使用的風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)中槳葉垂直放置，為了收集更多的風(fēng)能，往往槳葉半徑很大，這樣為了 保持這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)平衡和牢固，風(fēng)輪重量很大，微風(fēng)不能啟動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，減少了可利用的風(fēng)的 能量。另外，為了提高效率，需要使用風(fēng)舵使槳葉直接面對(duì)風(fēng)向，系統(tǒng)中有轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，這樣為 使系統(tǒng)牢固對(duì)技術(shù)措施提出很高要求，增加了系統(tǒng)發(fā)電成本。一些風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)在風(fēng)輪上 套聚風(fēng)罩，可以使用較小半徑的風(fēng)輪收集更多的風(fēng)能。相對(duì)而言，利用降雨發(fā)電的技術(shù)較少。有報(bào)道國(guó)外在窨井蓋下裝有槳葉利用雨水 流動(dòng)發(fā)電。也有研究利用雨水沖擊壓電陶瓷產(chǎn)生電能。上述這些技術(shù)的共同缺點(diǎn)是風(fēng)、雨和太陽(yáng)能不是任何時(shí)間都存在。發(fā)電系統(tǒng)不能 長(zhǎng)時(shí)間工作，產(chǎn)生的電量少而且不穩(wěn)定。為此，已有人提出綜合使用太陽(yáng)能和風(fēng)能的發(fā)電系 統(tǒng)，如專利 CN200610118091. 4、CN02240697. 2、CN200720042258. 3 ；但是尚無(wú)綜合使用風(fēng)和 雨發(fā)電的系統(tǒng)或裝置。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，進(jìn)一步推廣可再生能源的利用，最大 限度降低單位發(fā)電量成本，本發(fā)明提供一種能夠同時(shí)收集風(fēng)能和雨能從而有效擴(kuò)大能量收 集范圍、提高發(fā)電量的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)，包括聚風(fēng)裝置、聚風(fēng)裝置上 方空間和內(nèi)部空間形成的雨水收集裝置、聚風(fēng)裝置下方的驅(qū)動(dòng)裝置和發(fā)電裝置，所述聚風(fēng) 裝置包括一組聚風(fēng)通道，該組聚風(fēng)通道在水平面上圍攏接受各個(gè)方向吹來(lái)的風(fēng)并把風(fēng)向變 為向內(nèi)向下，從而為驅(qū)動(dòng)裝置提供動(dòng)力；所述雨水收集裝置是聚風(fēng)通道圍攏后形成的上方 空間和內(nèi)部空間，內(nèi)部空間為雨水下落通道，降雨通過雨水下落通道降落，從而為驅(qū)動(dòng)裝置 提供動(dòng)力。所述聚風(fēng)裝置收集的風(fēng)和雨水收集裝置收集的降雨可以單獨(dú)或者協(xié)同地作用于 驅(qū)動(dòng)裝置從而帶動(dòng)發(fā)電裝置工作，有利于擴(kuò)大能量收集范圍，提高發(fā)電量。作為優(yōu)選，所述聚風(fēng)通道包括進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口之間設(shè)有風(fēng)向引 導(dǎo)機(jī)構(gòu)；進(jìn)風(fēng)口朝向聚風(fēng)裝置的外圍，出風(fēng)口方向?yàn)橄騼?nèi)向下。作為優(yōu)選，所述風(fēng)向引導(dǎo)機(jī)構(gòu)之前的聚風(fēng)通道的截面積從進(jìn)風(fēng)口開始逐漸減小， 形成喇叭口結(jié)構(gòu)；風(fēng)向引導(dǎo)機(jī)構(gòu)之后的聚風(fēng)通道為管狀并且方向?yàn)橄騼?nèi)向下。作為優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)裝置為帶有螺旋槳形的漿葉的風(fēng)輪和齒輪變速箱，風(fēng)輪的槳葉 位于出風(fēng)口的下方；所述發(fā)電裝置為發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸和風(fēng)輪的轉(zhuǎn)軸分別與地面垂直。作為優(yōu)選，所述出風(fēng)口 一側(cè)設(shè)有控制風(fēng)向的單向閥門。作為優(yōu)選，所述單向閥門為百葉窗。作為優(yōu)選，所述雨水下落通道上部設(shè)有過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)下部設(shè)有彈簧門。作為優(yōu)選，所述雨水下落通道下方設(shè)有雨水分配機(jī)構(gòu)。作為優(yōu)選，所述聚風(fēng)裝置固定安裝在支架上。有益效果本發(fā)明的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)可以綜合利用自然現(xiàn)象中的風(fēng)和雨，既可以在 只有風(fēng)、雨時(shí)工作產(chǎn)生電能，也可以在同時(shí)有風(fēng)雨的情況下工作；當(dāng)風(fēng)、雨各自的驅(qū)動(dòng)力比 較弱達(dá)不到驅(qū)動(dòng)槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果風(fēng)雨同時(shí)存在，它們的作用可以相加從而驅(qū)動(dòng)槳葉，從而 擴(kuò)大收集能量的范圍；相反，對(duì)于大風(fēng)大雨的極端氣候，由于收集風(fēng)能雨能的通道尺寸限 制，阻止它們對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的過度沖擊，保護(hù)系統(tǒng)，延長(zhǎng)發(fā)電系統(tǒng)各裝置的使用壽命；同時(shí)，本 發(fā)明各裝置均固定放置，安全可靠，可以降低發(fā)電成本、延長(zhǎng)使用壽命，有利于推廣使用。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為聚風(fēng)通道頂部形成的雨水收集裝置的俯視圖；圖3為單個(gè)聚風(fēng)通道的三視圖；圖4為聚風(fēng)裝置底部的平面視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。如圖1所示，本發(fā)明的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)，包括聚風(fēng)裝置1、聚風(fēng)裝置1上方空間(凹
4陷部分)和內(nèi)部空間(豎直管道部分)形成的雨水收集裝置2、聚風(fēng)裝置1下方的驅(qū)動(dòng)裝 置 和發(fā)電裝置8，聚風(fēng)裝置1包括一組聚風(fēng)通道12，該組聚風(fēng)通道12在水平面上圍攏接 受各個(gè)方向吹來(lái)的風(fēng)并把風(fēng)向變?yōu)橄騼?nèi)向下，從而為驅(qū)動(dòng)裝置7提供動(dòng)力。如圖2所示，聚 風(fēng)通道12的個(gè)數(shù)為八個(gè)，聚風(fēng)通道12緊湊的放置方式可以節(jié)省系統(tǒng)空間，并且它們之間相 互支撐而使聚風(fēng)裝置1更加牢固。在實(shí)際制造和運(yùn)用中，聚風(fēng)通道12的個(gè)數(shù)可根據(jù)需要而 確定。雨水收集裝置2是聚風(fēng)通道12圍攏后形成的上方空間和內(nèi)部空間，內(nèi)部空間為雨水 下落通道4，降雨通過雨水下落通道4降落，從而為驅(qū)動(dòng)裝置7提供動(dòng)力；驅(qū)動(dòng)裝置7與發(fā) 電裝置8連接并驅(qū)動(dòng)發(fā)電裝置8發(fā)電。如圖4所示，聚風(fēng)裝置1固定安裝在支架16上，可 以保證系統(tǒng)的穩(wěn)固性。如圖3所示，聚風(fēng)通道12包括進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口的形狀可以為正方形或者 其它多邊形，進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口之間設(shè)有風(fēng)向引導(dǎo)機(jī)構(gòu)13，風(fēng)向引導(dǎo)機(jī)構(gòu)13通常為風(fēng)力變向 板；進(jìn)風(fēng)口朝向聚風(fēng)裝置1的外圍，出風(fēng)口方向?yàn)橄騼?nèi)向下；風(fēng)向引導(dǎo)機(jī)構(gòu)13之前的聚風(fēng) 通道12的截面積從進(jìn)風(fēng)口開始逐漸減小，形成喇叭口結(jié)構(gòu)；風(fēng)向引導(dǎo)機(jī)構(gòu)13之后的聚風(fēng)通 道12為管狀并且方向?yàn)橄騼?nèi)向下。如圖1所示，驅(qū)動(dòng)裝置7為帶有螺旋槳形的漿葉的風(fēng)輪和齒輪變速箱9，風(fēng)輪的槳 葉位于出風(fēng)口的下方；如圖3所示，出風(fēng)口一側(cè)設(shè)有控制風(fēng)向的單向閥門15，單向閥門15 通常為百葉窗。發(fā)電裝置8為發(fā)電機(jī)，為了能使用降雨的能量，與現(xiàn)在普遍使用水平軸風(fēng)力 發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)不同，本方案采用垂直軸發(fā)電機(jī)，即發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸和風(fēng)輪的轉(zhuǎn)軸分別與地面 垂直，風(fēng)和雨向下打到風(fēng)輪的螺旋槳形的漿葉上。本發(fā)明的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)在使用時(shí)，各聚風(fēng)通道12的進(jìn)風(fēng)口對(duì)準(zhǔn)不同方向，在水平 面上覆蓋360°，不用轉(zhuǎn)動(dòng)就能接受各個(gè)方向吹來(lái)的風(fēng)，使系統(tǒng)更加牢固可靠。風(fēng)進(jìn)入聚風(fēng) 通道12后通過風(fēng)力變向板改變方向，變?yōu)橄騼?nèi)向下。如果風(fēng)力較小，風(fēng)向下直接驅(qū)動(dòng)槳葉， 作用于槳葉外側(cè)，獲得較大的驅(qū)動(dòng)力臂，有利于驅(qū)動(dòng)槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)；如果風(fēng)力較大，為了避免槳 葉上下?lián)u晃，風(fēng)力借慣性打開向下通道內(nèi)側(cè)的百頁(yè)窗，部分風(fēng)被分流到裝置內(nèi)腔其它位置， 通過風(fēng)雨混合平面6向下吹動(dòng)槳葉，保持槳葉在垂直方向上的平衡。作為單向閥門15的百 頁(yè)窗在該通道方向沒有進(jìn)風(fēng)時(shí)關(guān)閉，可以防止其它方向進(jìn)入系統(tǒng)的風(fēng)從該通道中走漏，減 少風(fēng)能損失。下雨時(shí)，雨水收集裝置2收集天上降落的雨水，雨水通過雨水下落通道4向下流到 槳葉上，雨水下落通道4上部設(shè)有雨水過濾網(wǎng)11，避免雜物落入，損壞系統(tǒng)；在過濾網(wǎng)11下 面設(shè)置一個(gè)單向彈簧門3，它平時(shí)關(guān)閉，防止漏風(fēng)；當(dāng)收集到一定量的雨水后，憑借雨水自 身重量或沖擊力打開單向彈簧門3，讓雨水下落；雨水下落碰到雨水分配裝置5后向四周方 向均勻落下，通過風(fēng)雨混合平面6單獨(dú)或與風(fēng)協(xié)同(風(fēng)和雨同時(shí)存在時(shí))驅(qū)動(dòng)槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)，帶 動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。雨水分配裝置5及風(fēng)雨混合平面6有利于各槳葉受力均衡，保持葉輪在垂 直位置上平衡。 如果天氣狀況為既有風(fēng)又有雨，那么上述兩個(gè)工作過程可以同時(shí)進(jìn)行。風(fēng)輪中的 螺旋型槳葉的轉(zhuǎn)動(dòng)通過齒輪變速箱9帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，產(chǎn)生電能由電線10輸出?？梢姡?發(fā)明可以在只有風(fēng)、雨時(shí)工作產(chǎn)生電能，也可以在同時(shí)有風(fēng)和雨的情況下工作。當(dāng)風(fēng)、雨各 自的驅(qū)動(dòng)力比較弱達(dá)不到驅(qū)動(dòng)槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果風(fēng)雨同時(shí)存在，它們的作用可以相加而可 能驅(qū)動(dòng)槳葉，這樣增加了收集它們能量的范圍。相反，對(duì)于大風(fēng)大雨的極端氣候，由于收集
5風(fēng)能雨能的通道尺寸限制，阻止它們對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的過度沖擊，可以保護(hù)系統(tǒng),延長(zhǎng)發(fā)電裝置 的使用壽命，降低系統(tǒng)成本。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若千改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括聚風(fēng)裝置(1)、聚風(fēng)裝置(1)上方空間和內(nèi)部空間形成的雨水收集裝置(2)、聚風(fēng)裝置(1)下方的驅(qū)動(dòng)裝置(7)和發(fā)電裝置(8)；所述聚風(fēng)裝置(1)包括一組聚風(fēng)通道(12)，該組聚風(fēng)通道(12)在水平面上圍攏接受各個(gè)方向吹來(lái)的風(fēng)并把風(fēng)向變?yōu)橄騼?nèi)向下，從而為驅(qū)動(dòng)裝置(7)提供動(dòng)力；所述雨水收集裝置(2)是聚風(fēng)通道(12)圍攏后形成的上方空間和內(nèi)部空間，內(nèi)部空間為雨水下落通道(4)，降雨通過雨水下落通道(4)降落，從而為驅(qū)動(dòng)裝置(7)提供動(dòng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述聚風(fēng)通道(12)包括進(jìn)風(fēng)口 和出風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口之間設(shè)有風(fēng)向引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(13)；進(jìn)風(fēng)口朝向聚風(fēng)裝置(1)的外圍， 出風(fēng)口方向?yàn)橄騼?nèi)向下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)向引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(13)之前的 聚風(fēng)通道(12)的截面積從進(jìn)風(fēng)口開始逐漸減小，形成喇叭口結(jié)構(gòu)；風(fēng)向引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(13)之后 的聚風(fēng)通道(12)為管狀并且方向?yàn)橄騼?nèi)向下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)裝置(7)為 帶有螺旋槳形的漿葉的風(fēng)輪和齒輪變速箱(9)，風(fēng)輪的槳葉位于出風(fēng)口的下方；所述發(fā)電 裝置(8)為發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸和風(fēng)輪的轉(zhuǎn)軸分別與地面垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述出風(fēng)口一側(cè)設(shè)有控制風(fēng)向 的單向閥門(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述單向閥門(15)為百葉窗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述雨水下落通道 (4)上部設(shè)有過濾網(wǎng)(11)，過濾網(wǎng)(11)下部設(shè)有彈簧門(3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述雨水下落通道(4)下方設(shè) 有雨水分配機(jī)構(gòu)(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述聚風(fēng)裝置(1)固 定安裝在支架(16)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括聚風(fēng)裝置、雨水收集裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和發(fā)電裝置，聚風(fēng)裝置包括聚風(fēng)通道，聚風(fēng)通道在水平面上圍攏接受各個(gè)方向吹來(lái)的風(fēng)并把風(fēng)向變?yōu)橄騼?nèi)向下，雨水收集裝置收集降落的雨水，聚風(fēng)裝置和雨水收集裝置可以單獨(dú)或者協(xié)同地作用于驅(qū)動(dòng)裝置從而帶動(dòng)發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電。本發(fā)明的風(fēng)雨發(fā)電系統(tǒng)可以綜合利用自然現(xiàn)象中的風(fēng)和雨，既可以在只有風(fēng)或只有雨時(shí)工作產(chǎn)生電能，也可以在同時(shí)有風(fēng)和雨的情況下工作，實(shí)現(xiàn)微風(fēng)、小雨時(shí)即可啟動(dòng)，強(qiáng)風(fēng)大雨時(shí)過載保護(hù)，本發(fā)明各裝置均固定放置，安全可靠；本發(fā)明可以擴(kuò)大能量收集范圍、降低發(fā)電成本、延長(zhǎng)使用壽命，有利于推廣使用。
文檔編號(hào)F03D9/00GK101949358SQ20101027305
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者方暉 申請(qǐng)人:南京大學(xué)