発電装置
【課題】小規模の河川で経済的に発電できる装置を提供する。
【解決手段】フロートと、フロートに取り付けたスクリューと発電機より構成する。フロートの底面に、回転軸が水流と平行になるようにスクリューを設置する。このスクリューの回転軸の回転を取り出してフロートに設置した発電機に導出する。発電機からは陸上に送電できるように構成する。
【解決手段】フロートと、フロートに取り付けたスクリューと発電機より構成する。フロートの底面に、回転軸が水流と平行になるようにスクリューを設置する。このスクリューの回転軸の回転を取り出してフロートに設置した発電機に導出する。発電機からは陸上に送電できるように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水流で発電する装置に関するものであり、特に小規模な河川において利用価値のある発電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から小規模な河川や農業用水路に設置する小型の水流発電装置が開発されている。
例えば特許文献1に開示された水流発電装置は農業水路における落差工に設置する装置である。
また特許文献2に開示された発電ユニットは、フロートの両側に設けた水車によって、フロートの上に搭載した発電機を回転して発電しようとする装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−221882号公報。
【特許文献2】特開2010−164042号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前記したような従来の簡易な発電装置にあっては、次のような問題点がある。
<1> 落差工を利用した水流発電装置は、落差工の設置してある特定の場所以外には設置することができない。
<2> 日本では平野が狭く、河川のすぐ上流が山岳地帯である場合が多く、そのために多少の降雨でも短時間の間に水量が増加し、礫や転石を巻き込んだ濁流となりやすい。そのために落差を利用した水流発電装置では落石などの衝撃を受けやすく、故障の原因となる。
<3> 転石や樹木の衝突をさけるためにスクリーンを設けると、洪水時にそのスクリーンを多量の樹木が塞いでしまい、その機能を果たせなくなるという問題もある。
<4> フロートの両側に水車を設置した特許文献2記載の発明では、増水、減水の影響を受けにくいが、水流のエネルギーを受ける水車の水没範囲はその半径以下である。したがって水流のエネルギーを効率よく利用しているとは言えない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記のような課題を解決するために、本発明の発電装置は、フロートとスクリューと発電機より構成し、スクリューは、羽根と回転軸で構成し、
フロートの底面の下から、回転軸が水流と平行になるようにスクリューを設置し、このスクリューの回転軸の回転を取り出してフロートに搭載した発電機に導出し、発電機からは陸上に送電できるように構成したことを特徴としたものである。
また上記の発電装置は、多数のスクリューで構成し、各スクリューとスクリューの間は継ぎ手によって連結、解体自在に構成したことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【0006】
本発明の発電装置と発電システムは以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
<1> 河川の落差を利用するものではないから、河川のどのような位置にでも設置することができる。
<2> 河川に浮かべるので、洪水時に水量の変化、水位の変化があってもその影響を受けにくい。
<3> 羽根と回転軸によって構成したスクリューを、フロートの底に設置するので、スクリューは完全に水中に位置しており、水流のエネルギーを有効に利用することができる。
<4> フロートの両側だけに水車を設置する従来の構成と比較して、本願発明の装置ではスクリューを流れの方向に順次連結して延長することができるので大きい回転力を得ることができる。
<5> 利用価値のなかった導水路などに設置して、新たな電気エネルギーを取り出すことができる。
<6> フロートの底面に設置するスクリューを、単位ごとに接続、分離可能に構成したから、1単位のスクリューが故障しても、フロートを引き上げて簡単に交換することができる。
<7> 増水で危険な時に、あるいは渇水でスクリューの羽根が河床に接する可能性のあるときには、簡単にフロートを引きあげることができるから、装置の流出や破損を防ぐことができる。
<8> 風力、太陽光を利用する他の発電装置と比較して、天候の影響を受けにくいから安定した電力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の発電装置の実施例の説明図。
【図2】他の実施例の説明図。
【図3】発電している状態の説明図。
【図4】フロートを連結した状態の説明図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【0009】
<1>フロート。
フロート2は、後述するスクリュー1と発電機4を搭載して水面に浮遊できる中空の容器である。
その構造は、金属板、コンクリート版、合成樹脂版などによって構成することができる。
あるいは中空の容器ではなく、比重が1よりも小さい合成樹脂のブロックを利用することもできる。
【0010】
<2>スクリュー。
スクリュー1は、回転軸11の周囲に複数の羽根12を取り付けた、公知の部材である。
ただし、本発明のスクリュー1は、複数の単位のスクリュー1をその回転軸11の間をピンなどで連結して、順次接続、分割できるように構成する。
なお、図の実施例では羽根12は、船舶推進用のプロペラに似た形状について説明するが、本発明のスクリュー1はこのような形状に限定されるものではなく、いわゆるアルキメデスの水車のようならせん状の水車など公知のスクリュー1を利用することができる。
【0011】
<3>接続部。
本発明の発電装置では複数の単位のスクリュー1を接続し、あるいは解体することができる。
そのためにひとつの単位のスクリュー1の回転軸11は、隣接する単位の回転軸11とは、接続が簡単な接続部13構成する。
そのために例えば図の実施例のように公知の「さね継」を採用することができる。
これは軸の一方にさね (実)と称する凸部を、軸の他方にそれを受ける溝を作って接ぎ合わせる構成である。
ただし、凸部と溝との組み合わせでは外れてしまうから、両者を貫通する状態でピンやボルトを差し込み固定する。
そのような接続部13を採用することで、ひとつの単位のスクリュー1と、隣接するスクリュー1とは、回転を確実に伝達することができ、かつ接続部13の位置で簡単に接続、解体が可能となる。
【0012】
<4>スクリューの取り付け。
上記のスクリュー1を、フロート2の底面に下から取り付ける。
そのために、フロート2の底面から下方に向けて軸受14を突設し、この軸受14でスクリュー1の回転軸を回転可能な状態で支持する。
スクリュー1のフロート2への取り付けの方向は、スクリュー1の回転軸11が河川の流水の方向と平行になる方向である。
フロート2へ取り付けるスクリュー1は単体であっても、あるいは接続部で連結した複数のスクリュー1であってもよい。
【0013】
<5>発電機。
発電機4をフロート2に取り付ける。
この発電機4は公知の各種のものを採用することができる。
発電機4は、フロート2の上に搭載する。
あるいは図2に示すように、フロート2の底面に下方に下から取り付けることもできる。
【0014】
<6>回転の取り出し。
スクリュー1の回転軸11の回転は、傘歯歯車などを介在させて発電機4まで引き出す。
そのために歯車の回転を、歯車に嵌合した他の歯車を介して導出軸3の回転として伝達し、その導出軸3の回転を発電機4に導入する。
発電機4自体もフロート2の底面に取り付けた場合には、歯車や導出軸3が不要となる構成を採用することもできる。
【0015】
<7>河川への設置。(図3)
上記のようにスクリュー1と発電機4を取り付けたフロート2を河川に浮かべ、ワイヤ5に連結してフロート2の位置を確保する。
スクリュー1と発電機4を取り付けたフロート2の容積は、スクリュー1や発電機4の重量を受けても沈下しない程度の浮力が得られる大きさに設定する。
ワイヤ5の端部は、橋梁や両岸に設置した支柱51に固定する。
【0016】
<8>発電。
フロート2の底面に設けたスクリュー1は、全体が完全に河川の中に位置しているから、すべての羽根12が常時水流を受けて回転する。
この回転を取り出して発電機4に導入して発電を行う。
得られた電力は電線を経て陸上の所定の器具に接続してその用途に利用する。
実際には導出軸3から出力した回転トルクをギヤに導入し、ギヤ比によって高い回転速度を得るなどの機能を介在させて公知の発電機4によって発電する。
【0017】
<9>保守。
河川の水位は降雨量によって変動し、特に台風の時期などでは水位、水量に大きな変化がある。
しかし本発明の発電装置は、フロート2によって水面に浮いているから、通常の水位の昇降によっては影響を受けることがない。
台風や大雨の場合には事前に分かるから、フロート2を水面から引き揚げて退避させておき、発電装置の流出や破損を回避する。
また万一、破損などの故障があった場合でも、スクリュー1は単位ごとのスクリュー1の組み合わせで構成してあるから、回転軸11と回転軸11との間の接続部13で解体して撤去、交換を簡単に行うことができる。
もし破損して追加の単位スクリュー1の補給がすぐに間に合わない場合には、回転軸11と同様の構成の伝達棒を介在させれば、中間のスクリュー1が1単位欠如しても回転を伝達することができる。
【0018】
<10>複数隻の連結。
複数隻のフロート2を連結することもできる。(図4)
その場合にはフロート2の下面の回転軸11を、平面視で、フロート2の前端、後端から突出させ、ユニバーサルジョイント6を介在させて、回転軸11間を接続する。
すると、河川が曲がっている場合にも、ユニバーサルジョイント6で曲線に対応して河川の流れに沿って方向を変更することができるので、連結した多数のスクリュー1の回転力を取り出すことができる。
【符号の説明】
【0019】
1:スクリュー
11:回転軸
12:羽根
13:接続部
2:フロート
3:導出軸
4:発電機
5:ワイヤ
6:ユニバーサルジョイント
【技術分野】
【0001】
本発明は、水流で発電する装置に関するものであり、特に小規模な河川において利用価値のある発電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から小規模な河川や農業用水路に設置する小型の水流発電装置が開発されている。
例えば特許文献1に開示された水流発電装置は農業水路における落差工に設置する装置である。
また特許文献2に開示された発電ユニットは、フロートの両側に設けた水車によって、フロートの上に搭載した発電機を回転して発電しようとする装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−221882号公報。
【特許文献2】特開2010−164042号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前記したような従来の簡易な発電装置にあっては、次のような問題点がある。
<1> 落差工を利用した水流発電装置は、落差工の設置してある特定の場所以外には設置することができない。
<2> 日本では平野が狭く、河川のすぐ上流が山岳地帯である場合が多く、そのために多少の降雨でも短時間の間に水量が増加し、礫や転石を巻き込んだ濁流となりやすい。そのために落差を利用した水流発電装置では落石などの衝撃を受けやすく、故障の原因となる。
<3> 転石や樹木の衝突をさけるためにスクリーンを設けると、洪水時にそのスクリーンを多量の樹木が塞いでしまい、その機能を果たせなくなるという問題もある。
<4> フロートの両側に水車を設置した特許文献2記載の発明では、増水、減水の影響を受けにくいが、水流のエネルギーを受ける水車の水没範囲はその半径以下である。したがって水流のエネルギーを効率よく利用しているとは言えない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記のような課題を解決するために、本発明の発電装置は、フロートとスクリューと発電機より構成し、スクリューは、羽根と回転軸で構成し、
フロートの底面の下から、回転軸が水流と平行になるようにスクリューを設置し、このスクリューの回転軸の回転を取り出してフロートに搭載した発電機に導出し、発電機からは陸上に送電できるように構成したことを特徴としたものである。
また上記の発電装置は、多数のスクリューで構成し、各スクリューとスクリューの間は継ぎ手によって連結、解体自在に構成したことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【0006】
本発明の発電装置と発電システムは以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
<1> 河川の落差を利用するものではないから、河川のどのような位置にでも設置することができる。
<2> 河川に浮かべるので、洪水時に水量の変化、水位の変化があってもその影響を受けにくい。
<3> 羽根と回転軸によって構成したスクリューを、フロートの底に設置するので、スクリューは完全に水中に位置しており、水流のエネルギーを有効に利用することができる。
<4> フロートの両側だけに水車を設置する従来の構成と比較して、本願発明の装置ではスクリューを流れの方向に順次連結して延長することができるので大きい回転力を得ることができる。
<5> 利用価値のなかった導水路などに設置して、新たな電気エネルギーを取り出すことができる。
<6> フロートの底面に設置するスクリューを、単位ごとに接続、分離可能に構成したから、1単位のスクリューが故障しても、フロートを引き上げて簡単に交換することができる。
<7> 増水で危険な時に、あるいは渇水でスクリューの羽根が河床に接する可能性のあるときには、簡単にフロートを引きあげることができるから、装置の流出や破損を防ぐことができる。
<8> 風力、太陽光を利用する他の発電装置と比較して、天候の影響を受けにくいから安定した電力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の発電装置の実施例の説明図。
【図2】他の実施例の説明図。
【図3】発電している状態の説明図。
【図4】フロートを連結した状態の説明図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【0009】
<1>フロート。
フロート2は、後述するスクリュー1と発電機4を搭載して水面に浮遊できる中空の容器である。
その構造は、金属板、コンクリート版、合成樹脂版などによって構成することができる。
あるいは中空の容器ではなく、比重が1よりも小さい合成樹脂のブロックを利用することもできる。
【0010】
<2>スクリュー。
スクリュー1は、回転軸11の周囲に複数の羽根12を取り付けた、公知の部材である。
ただし、本発明のスクリュー1は、複数の単位のスクリュー1をその回転軸11の間をピンなどで連結して、順次接続、分割できるように構成する。
なお、図の実施例では羽根12は、船舶推進用のプロペラに似た形状について説明するが、本発明のスクリュー1はこのような形状に限定されるものではなく、いわゆるアルキメデスの水車のようならせん状の水車など公知のスクリュー1を利用することができる。
【0011】
<3>接続部。
本発明の発電装置では複数の単位のスクリュー1を接続し、あるいは解体することができる。
そのためにひとつの単位のスクリュー1の回転軸11は、隣接する単位の回転軸11とは、接続が簡単な接続部13構成する。
そのために例えば図の実施例のように公知の「さね継」を採用することができる。
これは軸の一方にさね (実)と称する凸部を、軸の他方にそれを受ける溝を作って接ぎ合わせる構成である。
ただし、凸部と溝との組み合わせでは外れてしまうから、両者を貫通する状態でピンやボルトを差し込み固定する。
そのような接続部13を採用することで、ひとつの単位のスクリュー1と、隣接するスクリュー1とは、回転を確実に伝達することができ、かつ接続部13の位置で簡単に接続、解体が可能となる。
【0012】
<4>スクリューの取り付け。
上記のスクリュー1を、フロート2の底面に下から取り付ける。
そのために、フロート2の底面から下方に向けて軸受14を突設し、この軸受14でスクリュー1の回転軸を回転可能な状態で支持する。
スクリュー1のフロート2への取り付けの方向は、スクリュー1の回転軸11が河川の流水の方向と平行になる方向である。
フロート2へ取り付けるスクリュー1は単体であっても、あるいは接続部で連結した複数のスクリュー1であってもよい。
【0013】
<5>発電機。
発電機4をフロート2に取り付ける。
この発電機4は公知の各種のものを採用することができる。
発電機4は、フロート2の上に搭載する。
あるいは図2に示すように、フロート2の底面に下方に下から取り付けることもできる。
【0014】
<6>回転の取り出し。
スクリュー1の回転軸11の回転は、傘歯歯車などを介在させて発電機4まで引き出す。
そのために歯車の回転を、歯車に嵌合した他の歯車を介して導出軸3の回転として伝達し、その導出軸3の回転を発電機4に導入する。
発電機4自体もフロート2の底面に取り付けた場合には、歯車や導出軸3が不要となる構成を採用することもできる。
【0015】
<7>河川への設置。(図3)
上記のようにスクリュー1と発電機4を取り付けたフロート2を河川に浮かべ、ワイヤ5に連結してフロート2の位置を確保する。
スクリュー1と発電機4を取り付けたフロート2の容積は、スクリュー1や発電機4の重量を受けても沈下しない程度の浮力が得られる大きさに設定する。
ワイヤ5の端部は、橋梁や両岸に設置した支柱51に固定する。
【0016】
<8>発電。
フロート2の底面に設けたスクリュー1は、全体が完全に河川の中に位置しているから、すべての羽根12が常時水流を受けて回転する。
この回転を取り出して発電機4に導入して発電を行う。
得られた電力は電線を経て陸上の所定の器具に接続してその用途に利用する。
実際には導出軸3から出力した回転トルクをギヤに導入し、ギヤ比によって高い回転速度を得るなどの機能を介在させて公知の発電機4によって発電する。
【0017】
<9>保守。
河川の水位は降雨量によって変動し、特に台風の時期などでは水位、水量に大きな変化がある。
しかし本発明の発電装置は、フロート2によって水面に浮いているから、通常の水位の昇降によっては影響を受けることがない。
台風や大雨の場合には事前に分かるから、フロート2を水面から引き揚げて退避させておき、発電装置の流出や破損を回避する。
また万一、破損などの故障があった場合でも、スクリュー1は単位ごとのスクリュー1の組み合わせで構成してあるから、回転軸11と回転軸11との間の接続部13で解体して撤去、交換を簡単に行うことができる。
もし破損して追加の単位スクリュー1の補給がすぐに間に合わない場合には、回転軸11と同様の構成の伝達棒を介在させれば、中間のスクリュー1が1単位欠如しても回転を伝達することができる。
【0018】
<10>複数隻の連結。
複数隻のフロート2を連結することもできる。(図4)
その場合にはフロート2の下面の回転軸11を、平面視で、フロート2の前端、後端から突出させ、ユニバーサルジョイント6を介在させて、回転軸11間を接続する。
すると、河川が曲がっている場合にも、ユニバーサルジョイント6で曲線に対応して河川の流れに沿って方向を変更することができるので、連結した多数のスクリュー1の回転力を取り出すことができる。
【符号の説明】
【0019】
1:スクリュー
11:回転軸
12:羽根
13:接続部
2:フロート
3:導出軸
4:発電機
5:ワイヤ
6:ユニバーサルジョイント
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フロートと、フロートに取り付けたスクリューと発電機より構成し、
スクリューは、羽根と回転軸で構成し、
フロートの底面の下から、回転軸が水流と平行になるようにスクリューを設置し、
このスクリューの回転軸の回転を取り出してフロートに設置した発電機に導出し、
発電機からは陸上に送電できるように構成した、
発電装置。
【請求項2】
上記のスクリューは、
多数のスクリュー単体を組み合わせて構成し、
各スクリューとスクリューの間は継ぎ手によって連結、解体自在に構成した、
請求項1記載の発電装置。
【請求項1】
フロートと、フロートに取り付けたスクリューと発電機より構成し、
スクリューは、羽根と回転軸で構成し、
フロートの底面の下から、回転軸が水流と平行になるようにスクリューを設置し、
このスクリューの回転軸の回転を取り出してフロートに設置した発電機に導出し、
発電機からは陸上に送電できるように構成した、
発電装置。
【請求項2】
上記のスクリューは、
多数のスクリュー単体を組み合わせて構成し、
各スクリューとスクリューの間は継ぎ手によって連結、解体自在に構成した、
請求項1記載の発電装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図2】
【図3】
【図4】
【公開番号】特開2012−132386(P2012−132386A)
【公開日】平成24年7月12日(2012.7.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−286246(P2010−286246)
【出願日】平成22年12月22日(2010.12.22)
【出願人】(000112886)フリー工業株式会社 (35)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年7月12日(2012.7.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年12月22日(2010.12.22)
【出願人】(000112886)フリー工業株式会社 (35)
【Fターム(参考)】
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