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）】
[ Back to top ]