発電装置
【課題】使用に伴う発電効率の低下が起こりにくく、小型化に寄与しうる発電装置の提供。
【解決手段】発電装置２は、回転軸Ｒ１を中心とした回転が可能な本体部４と、上記回転が可能なように上記本体部４を支持する支持部６と、上記本体部４の回転エネルギーを電気エネルギーに変換しうる発電機８とを備えている。上記本体部４が流路形成体を有している。この流路形成体の内面１４が、流路１２を形成している。上記流路形成体の内面１４が、上記流路１２を流れる液体の衝突によって上記本体部４の上記回転を生じさせるトルク発生面Ｔ１を有している。好ましくは、上記流路形成体が管状体１０である。好ましくは、上記内面１４がこの管状体１０の内面である。好ましくは、上記流路形成体の上記内面１４において、上記トルク発生面Ｔ１とそれ以外の部分とが段差なく連続している。
【解決手段】発電装置２は、回転軸Ｒ１を中心とした回転が可能な本体部４と、上記回転が可能なように上記本体部４を支持する支持部６と、上記本体部４の回転エネルギーを電気エネルギーに変換しうる発電機８とを備えている。上記本体部４が流路形成体を有している。この流路形成体の内面１４が、流路１２を形成している。上記流路形成体の内面１４が、上記流路１２を流れる液体の衝突によって上記本体部４の上記回転を生じさせるトルク発生面Ｔ１を有している。好ましくは、上記流路形成体が管状体１０である。好ましくは、上記内面１４がこの管状体１０の内面である。好ましくは、上記流路形成体の上記内面１４において、上記トルク発生面Ｔ１とそれ以外の部分とが段差なく連続している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置に関する。詳細には、本発明は、液体の流れを利用する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体の流れを利用する発電装置が知られている。特開２００５−１１３８９３号公報は、円筒内に装着した螺旋状板に水力等を通す発電装置を開示する。特開平８−２３７９９７号公報は、一時貯留槽から放水された排水により回転可能な水車を設けた排水利用発電装置を開示する。特公昭６３−４０２５号公報は、配管系を流れる流体のエネルギーから電気エネルギーを発生する発電装置を開示する。この発電装置は、タービン外側リムに取り付けた複数の翼を持つタービンを有している。
【０００３】
特開２０１１−７４８０８号公報は、円筒本体の内側に取り付けられた螺旋状板を有する傾斜型水力発電装置を開示する。特開２００６−１５２７１１号公報は、排水管の内周面に沿って流れる排水に衝突する翼と、この翼に排水が衝突することにより回動するように構成されたタービンとを有する排水管構造を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１３８９３号公報
【特許文献２】特開平８−２３７９９７号公報
【特許文献３】特公昭６３−４０２５号公報
【特許文献４】特開２０１１−７４８０８号公報
【特許文献５】特開２００６−１５２７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記先行技術文献では、翼、螺旋状板等が用いられており、構造が複雑である。この場合、翼等の部分に、異物、汚れ、藻等が付着しやすい。更に、翼部材と他部材との接合部分にも、異物、汚れ、藻等が付着しやすい。これらの付着物は、液体の流れを不良とし、発電効率を低下させる。更に、上記の複雑な構造は、小型化への障害となる。また、これらの複雑な構造は、発電装置の製造コストを上昇させる。
【０００６】
本発明の目的は、使用に伴う発電効率の低下が起こりにくく、小型化に寄与しうる発電装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る発電装置は、回転軸Ｒ１を中心とした回転が可能な本体部と、上記回転が可能なように上記本体部を支持する支持部と、上記本体部の回転エネルギーを電気エネルギーに変換しうる発電機とを備えている。上記本体部は流路形成体を有している。この流路形成体の内面が、流路を形成している。上記流路形成体の内面が、上記流路を流れる液体の衝突によって上記本体部の上記回転を生じさせるトルク発生面を有している。
【０００８】
好ましくは、上記流路形成体は管状体である。好ましくは、上記内面がこの管状体の内面である。
【０００９】
好ましくは、上記流路形成体の上記内面において、上記トルク発生面とそれ以外の部分とが段差なく連続している。
【００１０】
好ましくは、上記トルク発生面が、上記回転軸Ｒ１に対して傾斜した傾斜面を有している。
【００１１】
好ましくは、上記流路の中心軸線Ｚ１が曲がっている。
【００１２】
好ましくは、上記回転軸Ｒ１が上記トルク発生面に交わっている。
【００１３】
本願では、上記回転軸Ｒ１に垂直な平面Ｐｈによる断面によって、上記トルク発生面が存在する位置での上記内面の断面線Ｌｘ１が定義される。このとき、好ましくは、回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、この断面線Ｌｘ１が、一本の無端の線のみからなる。
【００１４】
本願では、上記回転軸Ｒ１に垂直な平面Ｐｈによる断面によって、上記トルク発生面の断面線Ｌｘ２が定義される。このとき、好ましくは、上記回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、この断面線Ｌｘ２が、曲率半径が５ｍｍ以上の線のみからなる。
【００１５】
好ましくは、上記本体部が管状体を有している。好ましくは、上記発電機が、上記本体部の上記回転軸Ｒ１と交わる位置に配置されている。好ましくは、上記発電機の上記配置が可能となるように、上記管状体が曲げられている。
【００１６】
好ましくは、上記支持部が、筐体と、この筐体に取り付けられた軸受とを有している。好ましくは、上記軸受は、上記回転が可能なように上記本体部を支持している。好ましくは、上記筐体は、上記回転を阻害しない状態で上記本体部を覆っている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る発電装置では、使用に伴う発電効率の低下が起こりにくい。更にこの発電装置は、小型化に寄与しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る発電装置の一部断面斜視図である。
【図２】図２は、図１の発電装置の断面図である。
【図３】図３は、図２の一部が拡大された断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態で用いられている本体部の斜視図である。
【図５】図５は、図３の円Ａ内の拡大図である。
【図６】図６は、図５の実施形態の第１変形例である。
【図７】図７は、図５の実施形態の第２変形例である。
【図８】図８は、トルク発生面の角度βを説明するための図である。
【図９】図９（ａ）は、図２のＦ９−Ｆ９線に沿った断面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）から断面線Ｌｘ１（断面線Ｌｘ）を抽出した図である。図９（ｃ）は、断面線Ｌｘ２の変形例を示す。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態に係る発電装置の断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３実施形態に係る発電装置の断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第４実施形態に係る発電装置の断面図である。
【図１３】図１３は、補助部材の一例が記載された断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００２０】
なお本願において、本体部の回転軸がＲ１とされ、発電機の回転軸がＧ１とされる。
【００２１】
図１は、本発明に係る発電装置２の断面が示された斜視図であり、図２は発電装置２の断面図である。図３は、図２の一部拡大図である。発電装置２は、本体部４、支持部６及び発電機８を有している。
【００２２】
図４は、本体部４の斜視図である。本体部４は、流路形成体としての管状体１０を有している。管状体１０は、流路１２を形成している。液体は流路１２を流れる。液体は重力によって流れる。管状体１０は、外面１３と内面１４とを有する。管状体１０の外面１３は、流路形成体の外面の一例である。外面１３は、流路形成体の外面の一例である。内面１４に、トルク発生面Ｔ１が設けられている。なお、流路形成体は、流路を有していれば良く、管状体に限定されない。流路形成体の外形は限定されない。
【００２３】
内面１４の内側は、空洞である。内面１４の内側には、タービン、翼状部材、螺旋状部材等は存在しない。
【００２４】
更に本体部４は、円盤体１５を有する（図４参照）。円盤体１５は、環状部１６と、内側円筒部１７とを有する。環状部１６は、外周面１８を有する。外周面１８は、支持部６によって回転可能に支持されている。円盤体１５は、管状体１０と一体である。
【００２５】
また、発電装置２は、中心管状部１９を有する。中心管状部１９は、本体部４の回転軸Ｒ１に沿って配置されている。中心管状部１９は、本体部４の管状体１０を貫通している。管状体１０には、中心管状部１９を通すための中空部２１が設けられている。回転中の本体部４は中心管状部１９に接触しない。
【００２６】
管状体１０（流路形成体）は、入口側の開口ｋ１と、出口側の開口ｋ２とを有する。開口ｋ１は真円形である。開口ｋ２は真円形である。回転軸Ｒ１は、開口ｋ１の中心点を通る。回転軸Ｒ１は、開口ｋ２の中心点を通る。
【００２７】
更に、管状体１０は、流入部２０、排出部２２及び中間部２４を有する。流入部２０は円筒である。流入部２０の内面の中心軸線は、本体部４の回転軸Ｒ１に一致している。流入部２０の内面の断面形状は真円である。排出部２２は円筒である。排出部２２の内面の中心軸線は、本体部４の回転軸Ｒ１に一致している。排出部２２の内面の断面形状は真円である。中間部２４は、流入部２０と排出部２２との間の部分である。
【００２８】
図２には、内面１４の中心軸線Ｚ１が示されている。この中心軸線Ｚ１は、内面１４の断面線Ｌｘの図心の集合である。この断面線Ｌｘを求めるときの断面は、回転軸Ｒ１に対して垂直な平面とされる。図２が示すように、中心軸線Ｚ１は曲がっている。
【００２９】
流入部２０において、中心軸線Ｚ１は回転軸Ｒ１に一致している。排出部２２において、中心軸線Ｚ１は回転軸Ｒ１に一致している。一方、中間部２４において、中心軸線Ｚ１は回転軸Ｒ１とは一致していない。即ち中間部２４において、中心軸線Ｚ１は回転軸Ｒ１からズレている。
【００３０】
流入側の外部配管３５を通ってきた液体は、流入部２０から流路１２に流れ込む。この液体は、流入部２０から中間部２４へと流れ、排出部２２に至る。この液体は、排出部２２から、流路１２の外部に排出される。排出された液体は、補助配管３６を通過して、排出側の外部配管（図示省略）に流れ込む。外部配管３５は、例えば、一戸建て住宅又は集合住宅に設置された排水管である。典型的な外部配管３５の材質は、塩化ビニル樹脂又はＡＢＳ樹脂であり、より一般的には塩化ビニル樹脂である。
【００３１】
支持部６は、筐体２５と軸受２６とを有する。筐体２５は、全体として略円筒状を呈する。筐体２５は、発電装置２を覆っている。筐体２５の内部には、回転する本体部４に接触しないための空間が設けられている。筐体２５は、本体部４の回転を阻害しない。
【００３２】
筐体２５は、本体２７と上蓋２８とを有する。上蓋２８は、円盤部２９、円筒部３０及び上側開口部３１を有する。円盤部２９は、筐体２５の上面を構成している。上側開口部３１は、円盤部２９の中央に設けられている。上側開口部３１は円筒状である。上側開口部３１は上側に突出している。上側開口部３１は、流入側の外部配管３５に接続されている。この接続には、接着剤による接着が用いられている。
【００３３】
筐体２５の本体２７は、底面部３２，円筒部３３及び下側開口部３４を有する。下側開口部３４は円筒状である。下側開口部３４は下方に突出している。下側開口部３４は、底面部３２の中央に配置されている。下側開口部３４は、補助配管３６を介して、外部配管３５に接続されている。下側開口部３４と補助配管３６との接続には、接着剤による接着が用いられている。補助配管３６は、外部配管３５へと液体を流通させるとともに、発電機８の配線３８を通すために設けられている。配線３８は、発電装置２の外部に至っているのが好ましい。この場合、他の電気機器や蓄電池等との接続が容易とされうる。なお図２では配線３８の記載が省略されている。
【００３４】
軸受２６は、筐体２５の内周面に設けられている。より詳細には、軸受２６は、円筒部３３の内周面に設けられている。軸受２６は、外輪４０と、内輪４２と、転動体４４とを有する。外輪４０は、筐体２５の内面に固定されている。内輪４２は、本体部４の外面に固定されている。より詳細には、内輪４２は、前述した外周面１８に固定されている。転動体４４は、外輪４０の軌道面と内輪４２の軌道面との間に配置されている。本実施形態では、軸受２６として、ころ軸受が例示されている。
【００３５】
前述した通り、上側開口部３１及び下側開口部３４において、筐体２５は外部配管３５に接合されている。この接合によって、筐体２５は、外部配管３５に固定されている。この筐体２５と本体部４との間に軸受２６が介在している。このように、支持部６としての軸受２６及び筐体２５が、本体部４を回転可能に支持している。
【００３６】
本体部４は、外部配管３５に接触していない。回転中において、本体部４は外部配管３５に接触しない。また本体部４は、補助配管３６に接触していない。これらの非接触により、回転抵抗が抑制され、発電効率が向上している。なお、後述するように、本体部４の回転が確保される限り、本体部４が外部配管３５又は補助配管３６に接触していてもよい。
【００３７】
発電機８は、永久磁石５０とコイル５２とを有する。永久磁石５０は、半円筒形状のＮ極体と、半円筒形状のＳ極体とを有する。永久磁石５０は、本体部４に固定されている。より詳細には、永久磁石５０は、内側円筒部１７の内周面に固定されている。コイル５２は、中心管状部１９の外周面に固定されている。コイル５２は、中心管状部１９によって支持されている。
【００３８】
このコイル５２は、中心管状部１９に対して着脱可能である。コイル５２はネジ機構によって中心管状部１９に取り付けられる。このネジ機構は、施行現場での作業を容易としうる。なお、コイル５２を内側円筒部１７の内周面に固定し、永久磁石５０を中心管状部１９の外周面に固定することも可能である。
【００３９】
中心管状部１９は、補助配管３６の内部に設けられた内部管５４に固定されている。内部管５４は、中心管状部１９と接着されているセンター部５６と、このセンター部５６と外部とを連結する連結部５８とを有する。配線３８（図１参照）は、中心管状部１９及び内部管５４を通って外部に至る。配線３８は、電気機器、蓄電池等に接続されうる。
【００４０】
永久磁石５０は、本体部４と共に回転する。一方、コイル５２は回転しない。本体部４の回転に伴い、永久磁石５０とコイル５２との間で相対回転が生じる。この相対回転により、電気が発生する。この電気は、電気機器、蓄電池等に供給されうる。
【００４１】
筐体２５は、位置決め用の突出部７０を有している。この突出部７０は、円筒部３３の内面に設けられている。この突出部７０は、軸受２６を下方から支持している。突出部７０により、軸受２６の位置決めが精度良く達成される。更に、前述の通り、筐体２５の上蓋２８は、円筒部３０を有している。この円筒部３０の下端７２は、軸受２６に当接している。この当接によって、軸受２６が精度よく位置決めされる。軸受２６は、突出部７０と円筒部３０とによって上下から挟まれている。よって軸受２６は精度よく位置決めされている。円筒部３０に代えて、筐体２５とは別体のスペーサーが用いられても良い。
【００４２】
前述した通り、内面１４は、トルク発生面Ｔ１を有している。トルク発生面Ｔ１は、流路１２を流れる液体の衝突によってトルクを発生しうる。このトルクは、本体部４の回転軸Ｒ１回りのトルクである。このトルクは、回転軸Ｒ１の周方向に沿った力である。このトルクは、本体部４を回転させうる。この回転の中心軸は、回転軸Ｒ１である。この回転軸Ｒ１は、軸受２６の回転軸と一致している。
【００４３】
流路１２を流れる液体は、おおよそ、中心軸線Ｚ１に略沿って流れる。よって好ましくは、トルク発生面Ｔ１は、中心軸線Ｚ１に沿って流れる液体の衝突によって、回転軸Ｒ１回りのトルクを生じうる。トルク発生面Ｔ１は、内面１４の中心軸線Ｚ１に対して傾斜している。トルク発生面Ｔ１は、流路１２を流れる液体が衝突しうるように配向している。トルク発生面Ｔ１は、下流側にいくほど回転軸Ｒ１に近づく部分を有している。
【００４４】
本実施形態では、回転軸Ｒ１が鉛直方向に一致している。この場合、好ましくは、トルク発生面Ｔ１は、鉛直方向に沿って流れる液体の衝突によって、回転軸Ｒ１回りのトルクを生じうる。この場合、重力によって鉛直方向に流れる液体の運動エネルギーが効率良く電気エネルギーに変換されうる。
【００４５】
本実施形態において、トルク発生面Ｔ１は平面である。トルク発生面Ｔ１の形状は限定されない。トルク発生面Ｔ１は平面であってもよいし、曲面であってもよい。
【００４６】
内面１４は、翼状の突出物を有さない。内面１４は、凹凸を有さない。内面１４は、突起を有さない。内面１４において、トルク発生面Ｔ１とそれ以外の部分とは段差なく連続している。流路１２のあらゆる位置において、内面１４の断面線Ｌｘ（前述）は、凸部を有さない。流路１２のあらゆる位置において、内面１４の断面線Ｌｘ（前述）は、凹部を有さない。内面１４は比較的単純な形状であるため、液体の流れを妨げにくい。よって、液体の運動エネルギーが有効に活用され、発電効率が向上しうる。更に、内面１４には、異物の付着及び藻の発生が起こりにくい。よって流路１２における良好な流れが維持されやすく、発電効率が低下しにくい。更に、メンテナンスが容易である。また、構造が単純とされうるため、発電装置２の小型化に寄与しうる。小型の発電装置は、一戸建て住宅、集合住宅、工場等において、小規模発電を可能とする。
【００４７】
トルク発生面Ｔ１には凹部は存在しない。トルク発生面Ｔ１には凸部は存在しない。トルク発生面Ｔ１は、その全体が滑らかに連続した面である。よってトルク発生面Ｔ１において、異物の付着及び藻の発生は起こりにくい。
【００４８】
トルク発生面Ｔ１には、重力の存在下において液体が溜まるような部分は存在しない。よってトルク発生面Ｔ１において、異物の付着及び藻の発生は起こりにくい。
【００４９】
本実施形態では、トルク発生面Ｔ１は、回転軸Ｒ１に対して傾斜した傾斜面である。この傾斜面は、上記トルクを発生しうるように傾斜している。トルク発生面Ｔ１と発生するトルクとの関係について、詳細は後述される。
【００５０】
本実施形態では、トルク発生面Ｔ１は、管状体１０の曲がりを利用して形成されている。トルク発生面Ｔ１は、中心軸線Ｚ１の曲がりの外側に位置しているため、多くの液体がトルク発生面Ｔ１に衝突しやすい。また、この曲がりは、液体に遠心力を付与しうる。中心軸線Ｚ１に沿って流れる液体に作用する遠心力がＣＦとされるとき、トルク発生面Ｔ１は、この遠心力ＣＦが作用しうる位置に設けられている。この遠心力ＣＦにより、液体がトルク発生面Ｔ１に与える力が増大しうる。これらは、発電効率の向上に寄与しうる。
【００５１】
多くの液体がトルク発生面Ｔ１に衝突しやすいとの観点から、流入部２０の中心軸線がトルク発生面Ｔ１と交わるのが好ましい。多くの液体がトルク発生面Ｔ１に衝突しやすいとの観点からは、回転軸Ｒ１がトルク発生面Ｔ１と交わるのが好ましい。
【００５２】
多くの液体がトルク発生面Ｔ１に衝突しやすいとの観点から、入口側の開口ｋ１の上側に光源を設けて、この光源からの光を開口ｋ１の全体に照射したとき、この光源からの直接光の少なくとも一部はトルク発生面Ｔ１に当たるのが好ましい。この直接光の方向は、流入部２０の中心軸線に沿った方向である。また、この直接光の方向は、回転軸Ｒ１に沿った方向である。開口ｋ１を通過した直接光のうち、トルク発生面Ｔ１に当たる直接光の割合Ｒｘは、５０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、９０％以上が更に好ましい。この割合Ｒｘは１００％であってもよい。なお、ここで「直接光」としたのは、内面１４等によって反射した光を含まない趣旨である。
【００５３】
流路（中心軸線Ｚ１）の曲がりは、トルク発生面Ｔ１への液体の衝突率を高めつつ、流路の断面積を広げるのに寄与している。即ち、流路の曲がりに起因して、液体が衝突しやすいトルク発生面Ｔ１が設けられつつ、流路が過度に狭くならない。流路の断面積が確保されているため、液体の流れが円滑となる。よって、液体の運動エネルギーが損なわれにくく、発電効率が向上しうる。この観点から、流路の断面積変化率Ｃｘは、５０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましく、１０％以下が更に好ましく、０％が最も好ましい。この変化率Ｃｘは次の式によって計算されうる。
Ｃｘ（％）＝［（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／Ｄｍａｘ］×１００
ただし、Ｄｍａｘは、流路全体における断面積の最大値であり、Ｄｍｉｎは、流路全体における断面積の最小値である。流路の断面積は、中心軸線Ｚ１に垂直な平面による断面において測定される。
【００５４】
本実施形態では、発電機８は、回転軸Ｒ１と交わる位置に配置されている。更に本実施形態では、発電機８の回転軸Ｇ１が、回転軸Ｒ１と一致している。よって、トルク発生面Ｔ１において発生したトルクが効率よく発電機８に伝達されうる。
【００５５】
このような発電機８の配置が可能となるように、管状体１０（流路形成体）は曲げられている。よって発電機８を発電装置２の中央部に配置することができる。この配置は、発電装置２の小型化、発電装置２の外観の向上及び発電機８の保護に寄与しうる。更にこの管状体１０（流路形成体）の曲がりにより、トルク発生面Ｔ１に衝突する液体が増加しうる。よって発電効率が向上しうる。
【００５６】
本実施形態では、筐体２５及び軸受２６によって本体部４が回転可能に支持されている。筐体２５は、本体部４の回転を阻害しない。筐体２５は、本体部４及び発電機８を保護しうる。筐体２５は、回転する本体部４と人体等との衝突を防止しうる。筐体２５は、発電装置２の外観を良好とし、発電装置２の商品価値を高めうる。
【００５７】
図５は、図３において符号Ａで示された２点鎖線の円内の拡大図である。本体部４の回転抵抗を小さくする観点から、本体部４（管状体１０）は外部配管３５から離れている。即ち本体部４（管状体１０）と外部配管３５とは互いに非接触である。図５において符号Ｄ１で示されているのは、本体部４（管状体１０）と外部配管３５との離間距離である。臭気が洩れるのを抑制する観点からは、離間距離Ｄ１は狭いのが好ましい。ただし、離間距離Ｄ１が狭すぎると、発電装置２の製造時及び施工時における要求精度が過度に高くなり、コストが向上しうる。これらの観点を考慮して、適切な離間距離Ｄ１が設定されうる。
【００５８】
図５において符号Ｄ２で示されるのは、本体部４と外部配管３５（又は補助配管３６）とのオーバーラップ長さである。臭気の洩れを抑制する観点からは、長さＤ２は長い方が好ましい。ただし長さＤ２が過大である場合、発電装置２の小型化が阻害されうる。また、偏心誤差を考慮すると、長さＤ２が過大である場合、非接触を確保するために離間距離Ｄ１を増やす必要が生じることがある。これらの点を考慮して、長さＤ２は適切に設定されるもので、長さＤ２の下限は５ｍｍ以上、更に１０ｍｍ以上、特に２０ｍｍ以上がよく、また長さＤ２の上限については１００ｍｍ以下、更に５０ｍｍ以下、特に３０ｍｍ以下とするのがよい。
【００５９】
臭気の洩れを抑制する観点から、図５の実施形態に変えて、図６又は図７に示される変形例が採用されてもよい。
【００６０】
図６は、第１変形例を示す。この実施形態では、外部配管３５（又は補助配管３６）の外周面に第１凹凸体８０が設けられる。更に、本体部４（管状体１０の内周面）に第２凹凸体８２が設けられる。第１凹凸体８０は、１以上（好ましくは２以上）の凸と、１以上（好ましくは２以上）の凹とを有する。第２凹凸体８２は、１以上（好ましくは２以上）の凸と、１以上（好ましくは２以上）の凹とを有する。第１凹凸体８０の凹部に第２凹凸体８２の凸部が入り込んでいる。第１凹凸体８０の凸部が第２凹凸体８２の凹部に入り込んでいる。これら第１凹凸体８０と第２凹凸体８２との噛み合いによって、細く且つ入り組んだ隙間が形成されている。よって、臭気の洩れが効果的に抑制されうる。また、本体部４の回転中に、第１凹凸体８０と第２凹凸体８２とは接触しない。よって本体部４の回転抵抗は抑制されている。好ましくは、第１凹凸体８０及び第２凹凸体８２は、ゴムのような変形しやすい材質とされる。この変形により、凹凸を噛み合わせた上記構成が容易に形成されうる。この図６のような構成は、ラビリンスシールと称されることがある。
【００６１】
図７は、第２変形例を示す。この実施形態では、磁性流体シール８４が用いられている。この磁性流体シール８４は、第１の磁極片８６、第２の磁極片８８、磁石９０及び磁性流体９２を有する。磁極片８６及び磁極片８８は金属製のリングである。好ましくは、磁極片８６及び磁極片８８の材質は、透磁率の高い金属である。磁石９０には、プラスチック磁石又はゴム磁石が好適に用いられ得る。磁場回路の磁場により、磁性流体９２はＯリングの形態で保持される。この磁性流体シール８４により、回転抵抗を抑えつつ、シーリングが達成されうる。なお、磁場回路の形成の観点から、外部配管３５が非磁性体である場合、磁性体９４を外部配管３５に配置するのが好ましい。
【００６２】
なお、図６及び図７のようなシール機構は、本体部４の上流側の隙間のみならず、本体部４の下流側の隙間（補助配管３６と本体部４との隙間）にも当然に用いられ得る。
【００６３】
［トルク発生面Ｔ１の角度α］
図３において両矢印αで示されているのは、回転軸Ｒ１に対するトルク発生面Ｔ１の傾斜角度である。この角度αは、回転軸Ｒ１を含む仮想平面Ｈ１による断面において測定される。より詳細には次の通りである。この角度αの定義では、上記回転軸Ｒ１を含む仮想平面Ｈ１が考慮される。この仮想平面Ｈ１は多数存在するが、トルク発生面Ｔ１上の一つの点Ｐ１を通る仮想平面Ｈ１は一つに決まる。更に、この角度αの定義では、上記仮想平面Ｈ１を断面とする上記トルク発生面Ｔ１の断面線Ｌ１が考慮される。上記点Ｐ１における上記角度αは、上記点Ｐ１を通る上記断面線Ｌ１と上記回転軸Ｒ１との成す角度である。トルク発生面Ｔ１が曲面である場合、上記断面線Ｌ１は、上記点Ｐ１における接線とされうる。この角度αは、トルク発生面Ｔ１上の各点のそれぞれにおいて定まる。
【００６４】
流体から受ける力を増大させ、発生するトルクを大きくする観点から、角度αは、５度以上が好ましく、１０度以上がより好ましく、２０度以上が更に好ましい。この角度αが過大である場合、流路において詰まりが発生しやすい。また、この角度αが過大である場合、発生するトルクがかえって小さくなる。これらの観点から、この角度αは、６０度以下が好ましく、４５度以下がより好ましく、３５度以下が更に好ましい。上記実施形態では、角度αは３５度とされている。
【００６５】
［トルク発生面Ｔ１の角度β］
図８は、角度βを説明するための図である。図８では、トルク発生面Ｔ１が破線ハッチングで示されている。この角度βの定義では、上記回転軸Ｒ１を中心軸とし且つトルク発生面Ｔ１上の点Ｐ１を含む仮想円筒面Ｃ１が考慮される。この仮想円筒面Ｃ１の半径ｒは、上記点Ｐ１の位置によって変化する。この半径ｒは、回転軸Ｒ１と点Ｐ１との距離に等しい。更に、この角度βの定義では、上記仮想円筒面Ｃ１の周方向Ｓ１、及び、上記仮想円筒面Ｃ１を断面とする上記トルク発生面Ｔ１の断面線Ｌ２が考慮される。上記角度βは、上記周方向Ｓ１と上記断面線Ｌ２との成す角度である。この角度βは、仮想円筒面Ｃ１を展開して平面Ｃ２とした上で測定される。この平面Ｃ２においては、上記周方向Ｓ１は直線となる。この平面Ｃ２において断面線Ｌ２が曲線である場合、角度βは、上記点Ｐ１における接線に基づき測定される。この角度βは、プロペラ等における迎え角に相当しうる。この角度βは、トルク発生面Ｔ１上の各点のそれぞれにおいて定まる。
【００６６】
発生するトルクを大きくする観点から、角度βは、５度以上が好ましく、１０度以上がより好ましく、２０度以上が更に好ましい。この角度βが過大である場合、流路において詰まりが発生しやすい。また、この角度βが過大である場合、流路の形状又は本体部の形状が複雑となり、製造コストが増加しやすい。これらの観点から、この角度βは、４５度以下が好ましく、３５度以下がより好ましく、３０度以下が更に好ましい。
【００６７】
発電効率の観点から、上記角度αの好ましい範囲は、以下に定義される点Ｐ（Ｍ）において充足されているのが好ましい。更に、発電効率の観点から、上記角度βの好ましい範囲は、以下に定義される点Ｐ（Ｍ）において充足されているのが好ましい。特に、トルク発生面Ｔ１が平面で構成されている場合に、これらの点Ｐ（Ｍ）に関する規定は有効である。
【００６８】
上記点Ｐ（Ｍ）の定義は次の通りである。この点Ｐ（Ｍ）を定義するために、点Ｍ、仮想平面Ｈ１（Ｍ）及び断面線Ｌ１（Ｍ）が定義される。点Ｍは、上記中心軸線Ｚ１上の点のうち、回転軸Ｒ１からの距離が最大である点である。仮想平面Ｈ１（Ｍ）は、この点Ｍを通る上記仮想平面Ｈ１である。断面線Ｌ１（Ｍ）は、仮想平面Ｈ１（Ｍ）とトルク発生面Ｔ１との交線である。このとき、点Ｐ（Ｍ）は、断面線Ｌ１（Ｍ）の、回転軸Ｒ１方向における中点である。
【００６９】
上記の通り、上記角度α及び角度βは、トルク発生面Ｔ１上のあらゆる点Ｐ１のそれぞれにおいて決定されうる。この点に鑑み、発電効率の観点から、次の（Ａ）が好ましく、（Ｂ）がより好ましい。
【００７０】
（Ａ）トルク発生面Ｔ１の全体における角度αの平均値がα１とされるとき、この平均値α１が、角度αに関する前述の好ましい数値範囲を満たす。更に、トルク発生面Ｔ１の全体における角度βの平均値がβ１とされるとき、この平均値β１が、角度βに関する前述の好ましい数値範囲を満たす。
【００７１】
（Ｂ）トルク発生面Ｔ１上のあらゆる点Ｐ１において、角度αが、前述の好ましい数値範囲を満たす。更に、トルク発生面Ｔ１上のあらゆる点Ｐ１において、角度βが、前述の好ましい数値範囲を満たす。
【００７２】
図９（ａ）は、図２のＦ９−Ｆ９線に沿った断面図である。この断面図では、回転軸Ｒ１は一つの点で示される。ここでは、トルク発生面Ｔ１により生ずるトルクが考察される。流体とトルク発生面Ｔ１との間の摩擦力は比較的小さいと考えられる。この摩擦力を考慮しない場合、液体の衝突によってトルク発生面Ｔ１上の点Ｐ１に作用する力Ｆ（ベクトル）の方向は、トルク発生面Ｔ１に対して垂直である（図９（ａ）参照）。この力Ｆは、力Ｆｘと力Ｆｙとに分解されうる。力Ｆｘは、回転軸Ｒ１と点Ｐ１とを通る直線に沿った方向の力である。力Ｆｙは、この力Ｆｘに対して垂直な方向の力である。この力Ｆｙが、回転軸Ｒ１回りのトルクである。即ちこの力Ｆｙが、本体部４の回転の原動力である。
【００７３】
図９（ａ）に示されたトルク発生面Ｔ１は、第１領域Ｅ１、第２領域Ｅ２及び第３領域Ｅ３に分割されうる。第１領域Ｅ１と第２領域Ｅ２とを区画する線は、回転軸Ｒ１を通り且つトルク発生面Ｔ１に対して垂直な直線である。また、第１領域Ｅ１の幅と第２領域Ｅ２の幅とは等しい。ここでは、一定の上記力Ｆがトルク発生面Ｔ１の全体に作用すると仮定する。この場合、第１領域Ｅ１において生ずる力Ｆｙと、第２領域Ｅ２において生ずる力Ｆｙとは互いに打ち消し合う。そうすると、力Ｆｙとしては、第３領域Ｅ３から生ずるものだけが残される。第３領域Ｅ３で生ずる力Ｆｙは、図９（ａ）において反時計回りの回転モーメントを生じる。この回転モーメント（トルク）が、本体部４の回転に寄与する。
【００７４】
この図９（ａ）で示されるように、トルク発生面Ｔ１の各地点から生ずるトルクが互いに打ち消し合う場合がある。この打ち消し合いが生ずる場合、発電効率が低下しうる。発電効率を高める観点から、以下に定義される一方向トルク占有率（％）が、６０％以上であるのが好ましく、７０％以上がより好ましく、８０％以上が更に好ましく、１００％が特に好ましい。この一方向トルク占有率は、［（Ｘ／Ｙ）×１００］によって算出される。分母Ｙは、トルク発生面Ｔ１の総面積である。一方、分子Ｘは、次のように算出される。トルク発生面Ｔ１に対して垂直で且つ大きさが一定である力Ｆをトルク発生面Ｔ１の全域に作用させた場合、第１の回転方向（例えば、時計回り）へのトルクを生ずる領域Ｅｘと、第２の回転方向（例えば、反時計回り）へのトルクを生ずる領域Ｅｙとが決定されうる。これら領域Ｅｘ及び領域Ｅｙのうち、広いほうの領域の面積が、上記分子Ｘとされる。もちろん、トルク発生面Ｔ１が曲面である場合、各地点Ｐ１の法線方向が、上記力Ｆの方向である。
【００７５】
ここで、流路形成体の外面１３及び内面１４の断面形状について説明する。回転軸Ｒ１に対して垂直な平面Ｐｈは、回転軸Ｒ１方向の各位置のそれぞれにおいて定まりうる。よってこの平面Ｐｈは無数に定義されうる。この平面Ｐｈによる流路形成体の断面Ｓｖを考える。図９（ａ）は、この断面Ｓｖの一例である。この断面Ｓｖにより、流路形成体の内面１４の断面線Ｌｘと、流路形成体の外面１３の断面線Ｌｙとが定まる（図９（ａ）参照）。図９（ｂ）は、断面線Ｌｘ（且つ、後述の断面線Ｌｘ１）を示す。本実施形態では、回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｘは、一本の無端の線のみによって構成されている（図９（ｂ）参照）。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｘは、凸部を有さない。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｘは、凹部を有さない。このような内面形状により、異物の付着や藻の発生が効果的に抑制される。よって、発電効率が効果的に維持されうる。
【００７６】
トルク発生面Ｔ１が存在する範囲の上記断面Ｓｖが、断面Ｓｖ１とされる。図９（ａ）は、断面Ｓｖ１の一例である。この断面Ｓｖ１により、流路形成体の内面１４の断面線Ｌｘ１と、流路形成体の外面１３の断面線Ｌｙ１とが定まる。断面線Ｌｘ１は、トルク発生面Ｔ１の断面線Ｌｘ２を含む。 図９（ｂ）は、断面線Ｌｘ１でもある。
【００７７】
本実施形態では、回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｘ１は、一本の無端の線のみによって構成されている（図９（ｂ）参照）。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｘ１は、凸部を有さない。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｘ１は、凹部を有さない。このような内面形状により、異物の付着や藻の発生が効果的に抑制される。よって、発電効率が効果的に維持されうる。
【００７８】
本実施形態では、回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｙ１は、一本の無端の線のみによって構成されている。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｙ１は、凸部を有さない。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｙ１は、凹部を有さない。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｙ１は、断面線Ｌｘ１の相似形である。このような外面形状により、流路形成体の肉厚が最小限とされうる。これは、本体部の軽量化に寄与しうる。本体部の軽量化は、発電効率の向上に寄与しうる。
【００７９】
上記断面線Ｌｘ１のうち、トルク発生面Ｔ１の断面線がＬｘ２とされる（図９（ａ）及び図９（ｂ）参照）。この断面線Ｌｘ２は、断面線Ｌｘ１の一部である。発電効率及びその維持の観点から、この断面線Ｌｘ２は、上記回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、滑らかに連続している線のみで構成されているのが好ましい。
【００８０】
発電効率及びその維持の観点から、上記回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、この断面線Ｌｘ２は、凸部を有さないのが好ましい。この好ましい形態は、断面線Ｌｘ２の全体が凸形状となっている形態を排除していない。
【００８１】
発電効率及びその維持の観点から、上記回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、この断面線Ｌｘ２は、凹部を有さないのが好ましい。この好ましい形態は、断面線Ｌｘ２の全体が凹形状となっている形態を排除していない。
【００８２】
この断面線Ｌｘ２は、上記回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、曲率半径が５ｍｍ以上の線のみからなるのが好ましく、曲率半径が１０ｍｍ以上の線のみからなるのがより好ましく、曲率半径が２０ｍｍ以上の線のみからなるのが更に好ましい。もちろん、断面線Ｌｘ２においてこの曲率半径が変化していてもよい。また、この曲率半径は無限大であってもよい。トルク発生面Ｔ１が平面である場合、断面線Ｌｘ２は直線であり（図９（ｂ）参照）、この曲率半径は無限大である。このような断面線Ｌｘ２の形状により、トルク発生面Ｔ１への異物の付着や藻の発生が効果的に抑制され、発電効率が維持されやすい。
【００８３】
また、発電効率の観点から、断面線Ｌｘ２は、以下の（Ｘ）又は（Ｙ）であるのが好ましい。
（Ｘ）直線
（Ｙ）断面線Ｌｘ２の両端を結んだ直線がＬＱとされるとき、断面線Ｌｘ２は、直線ＬＱよりも内側に突出しない凹形状である。図９（ｃ）は、この凹形状の一例を示す。この凹形状の曲率は、一定であってもよいし、変化していてもよい。
【００８４】
図９（ｃ）において符号Ｄ３で示されるのは、断面線Ｌｘ２上の点と直線ＬＱとの距離（最短距離）である。上記（Ｙ）の場合、発電効率の観点から、距離Ｄ３の最大値は、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、２ｍｍが特に好ましい。
【００８５】
本体部及び流路形成体の製造方法は限定されない。この製造方法として、鋳造、ダイカスト、鍛造、射出成形等が例示される。本体部及び流路形成体は、一体成形された複数の部材が接合されていてもよい。流路形成体が管状体である場合、この管状体は、成形されたパイプ状部材を塑性加工（曲げ加工等）することで作成されてもよい。本体部及び流路形成体の材質として、金属及び樹脂が例示される。樹脂として、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂及びＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）が例示される。金属として、鋼及びアルミニウム合金が例示される。鋼として、ステンレス鋼及び一般構造用鋼が例示される。発電効率を高めるには、非回転状態の本体部４が回転し始めるのに最小限必要なトルクを小さくすることが有効である。この観点からは、本体部４の軽量化が重要である。この軽量化を考慮して、本体部４の材質が選択されてもよい。
【００８６】
図１０は、第２実施形態に係る発電装置９６の断面図である。この発電装置９６は、第２のトルク発生面Ｔ１が追加された他は、前述された発電装置２と同じである。上側に位置する第１のトルク発生面Ｔ１と、下側に位置する第２のトルク発生面Ｔ１とは、中心軸線Ｚ１の曲がりの外側に位置する。よって、いずれのトルク発生面Ｔ１にも、流体が衝突しやすい。また、いずれのトルク発生面Ｔ１にも、上記遠心力ＣＦが作用しうる。流路を流れる液体の衝突によって、これら第１及び第２のトルク発生面Ｔ１は、同じ回転方向のトルクを生じうる。つまり、流路を流れる液体の衝突によって、複数のトルク発生面Ｔ１から、同一の回転方向のトルクが生じうるように、トルク発生面Ｔ１の配向が設定されている。同一の回転方向のトルクを生じうる複数のトルク発生面Ｔ１によって、発電効率が更に向上しうる。
【００８７】
図１１は、第３実施形態に係る発電装置１００の断面図である。発電装置１００は、本体部１０２、軸受１０４、接合体１０６及び発電機１０８を有している。本体部１０２は、流路形成体である。この本体部１０２は、全体として略円筒状であるが、その内面１１０に凸部１１２を有している。軸受１０４は、接合体１０６と本体部１０２との間に配置されている。なお図１１では、軸受１０４が簡略的に示されている。
【００８８】
本実施形態では、発電機１０８は複数である。複数の発電機１０８は、本体部１０２の周囲に配置されている。発電機１０８は、本体１１４と回転子１１６とを有する。回転子１１６は、滑り防止部材１１８を介して、本体部１０２に当接している。本体１１４には、図示されない永久磁石とコイルとが内蔵されている。本体部１０２が回転軸Ｒ１回りに回転すると、回転子１１６が回転軸Ｇ１回りに回転する。この回転は、回転子１１６と部材１１８との間に作用する摩擦力に起因する。摩擦力に代えて、歯車機構のような機械的回転伝達機構が採用されてもよい。回転子１１６が回転すると、上記永久磁石と上記コイルとが相対回転する。この相対回転により電気が発生する。本実施形態では、発電機１０８の回転軸Ｇ１は、回転軸Ｒ１と一致していない。回転軸Ｇ１と回転軸Ｒ１とは平行である。
【００８９】
接合体１０６は、円筒部１２０と突出部１２２とを有する。円筒部１２０の内周面は、外部配管３５に固定されている。この固定の方法は、接着剤による接着である。突出部１２２はフランジ状である。この突出部１２２に発電機１０８が固定されている。これらの発電機１０８は、回転軸Ｒ１回りに回転可能な状態で本体部１０２を支持する役割をも果たしている。つまり発電機１０８は、上記支持部の役割をも果たしうる。この観点からは、複数の発電機１０８は、回転軸Ｒ１の周方向において等間隔で配置されるのが好ましい。
【００９０】
内面１１０には、複数のトルク発生面Ｔ１が設けられている。凸部１１２における上側の面がトルク発生面Ｔ１である。第１のトルク発生面Ｔ１と第２のトルク発生面Ｔ１との間で、上下方向位置が相違する。この相違により、内面１１０の断面面積が狭くなりにくいので、円滑な流れが維持されやすい。また、第１のトルク発生面Ｔ１と第２のトルク発生面Ｔ１とは、同じ回転方向のトルクを発生しうる。即ち、複数のトルク発生面Ｔ１の全てが、同じ回転方向のトルクを発生しうる。よって、発電効率が向上しうる。
【００９１】
この発電装置１００では、筐体が不要とされうる。この構成は発電装置１００の小型化に寄与しうる。この発電装置１００では、本体部１０２が軽量化されうる。この軽量化により、本体部１０２を回転させるのに最低限必要なトルクを下げることが可能である。よって、発電効率が向上しうる。この構成は軸受の小型化に寄与しうる。軸受の小型化は製造コストを低下させうる。
【００９２】
本体部１０４の内面は、翼状の突出物を有さない。本体部１０４の内面において、トルク発生面Ｔ１とそれ以外の部分とは段差なく連続している。本体部１０４の内面において、トルク発生面Ｔ１とそれ以外の部分とは滑らかに連続している。流路のあらゆる位置において、本体部１０４の内面の断面線Ｌｘ（前述）は、凹部を有さない。本体部１０４の内面では、異物の付着及び藻の発生が起こりにくい。よって良好な流れが維持されやすく、発電効率が低下しにくい。更に、メンテナンスが容易である。
【００９３】
図１２は、第４実施形態に係る発電装置１２４の断面図である。内面１４に案内面１２６が設けられている他は、発電装置１２４は、前述の発電装置２と同様である。案内面１２６は、トルク発生面Ｔ１の下端ＴＬよりも上側に設けられている。案内面１２６は、トルク発生面Ｔ１の上端ＴＨと下端ＴＬとに基づいて決定される中間位置ＴＭよりも上側に設けられている。この案内面１２６は、傾斜面である。この案内面１２６は、下方にいくほど回転軸Ｒ１に近づくように傾斜している。この案内面１２６は、下方にいくほどトルク発生面Ｔ１に近づくように傾斜している。この案内面１２６は、回転軸Ｒ１と平行な内面と比較して、トルク発生面Ｔ１に衝突する液体の量又は圧力を増加させうる（図１２の２点鎖線矢印参照）。案内面１２６は、周方向の全体に設けられても良いし、周方向の一部に設けられても良い。また、案内面１２６は、周方向の複数位置に設けられても良い。
【００９４】
図１２の実施形態とは異なるが、案内面１２６は、トルク発生面Ｔ１の上端ＴＨよりも上側に設けられていてもよい。
【００９５】
上記仮想平面Ｈ１による断面において、内面１４の断面線は２本である。即ち内面１４の断面線は、第１断面線１４ａ及び第２断面線１４ｂである（図１２参照）。第１断面線１４ａ又は第２断面線１４ｂの一方がトルク発生面Ｔ１の断面線を含み、他方が案内面１２６の断面線を含むのが好ましい。図１２の実施形態では、第１断面線１４ａが案内面１２６の断面線を含み、第２断面線１４ｂがトルク発生面Ｔ１の断面線を含んでいる。このような構成により、案内面１２６によって案内された液体がトルク発生面Ｔ１に衝突しやすくなり、発電効率が向上しうる。発電効率の観点から、前述の仮想平面Ｈ１（Ｍ）が、トルク発生面Ｔ１と交わり且つ案内面１２６と交わるのが更に好ましい。
【００９６】
本発明の発電装置は、更に補助部材を備えていても良い。図１３は、この補助部材の一例を示す。この図１３の実施形態では、前述した発電装置２に加えて、補助部材１３０が設けられている。この補助部材１３０は、外部配管３５に取り付けられている。補助部材１３０は、流体をトルク発生面Ｔ１に案内しうる案内面１３２を有する。本実施形態では、この案内面１３２は、傾斜面である。この案内面１３２は、下方にいくほど回転軸Ｒ１に近づくように傾斜している。この案内面１３２は円錐凹面である。この案内面１３２は、周方向の全体に設けられている。この補助部材１３０は、単純な円筒形の外部配管３５と比較して、トルク発生面Ｔ１に衝突する液体の量又は圧力を増加させうる（図１３の２点鎖線矢印を参照）。補助部材１３０は、周方向の全体に設けられても良いし、周方向の一部に設けられても良い。発電効率を更に高める観点から、補助部材１３０は、周方向の全体に設けられるのがより好ましい。この補助部材１３０は、発電効率を向上させうる。
【００９７】
図１２及び図１３の実施形態は、発電効率を向上させうる。また、図１２及び図１３の実施形態は、発電効率を高めるための設計を容易としうる。よって、発電装置の小型化及び製造コストの低減に寄与しうる。
【００９８】
［回転軸Ｒ１の方向］
回転軸Ｒ１は、鉛直方向であってもよいし、鉛直方向に対して傾斜していてもよい。流体の重力エネルギーを効率良く回転エネルギーに変換する観点から、回転軸Ｒ１の方向は、鉛直方向に対して±２０度以内であるのが好ましく、±１０度以内であるのがより好ましい。
【００９９】
［液体］
上記流路を流れる液体として、上水、下水その他の排水、雨水等が挙げられる。排水として、家庭排水及び工場排水が例示される。家庭排水として、一戸建て住宅からの排水、集合住宅（マンション等）からの排水が例示される。水以外の液体も用いられうる。
【０１００】
液体は、清浄な上水でもよいし、下水等の排水でもよい。本発明では、異物、汚れ、藻等が付着しにくく、発電効率が維持されやすい。この観点から、本発明の発電装置は、これら異物等が付着しやすい環境で用いられるのが好ましい。この観点から、上記液体は、下水等の排水であるのが好ましい。また、前述の通り、この発電装置では、藻が発生しにくい。この観点から、この発電装置２は、藻が発生しやすい環境で使用されるのも好ましい。よって、この発電装置は、太陽光の当たる環境でも好適に用いられ得る。
【０１０１】
液体には、異物が混合していてもよい。この異物として、油、食物片、髪の毛、水アカ、鉄錆び等が例示される。これらの異物は、従来の発電装置においては、翼等に付着しやすい。この付着は、発電効率を低下させる。本発明の発電装置では、これらの異物は、上記トルク発生面に付着しにくい。よって、使用による発電効率の低下が抑制される。また、これらの異物がトルク発生面に衝突することで、発生するトルクが増大しうる。よって、異物を含む液体は、発電効率の向上に寄与しうる。
【０１０２】
［発電装置の設置場所］
本発明の発電装置は、流路を流れる液体を取り込める場所に設置される。この場所として、給水管、排水管、ホース、蛇口等が挙げられる。排水管として、戸建て住宅や集合住宅における生活排水の排水管、下水管、雨樋に接続された排水管等が挙げられる。本発明の発電装置は、小型化が可能なため、一戸建て住宅や集合住宅の排水管に好適に取り付けられ得る。また、この発電装置は、自然環境中で生じる液体の流れを利用することもできる。即ちこの発電装置は、河川、湖沼、滝、海等にも設置されうる。この発電装置は、例えばダム、排水溝等に設置されてもよい。
【０１０３】
本発明の発電装置は、液体（例えば水）を放出する装置に設置されてもよく、例えば、散水用のホース又はスプリンクラーに設置されてもよい。
【０１０４】
本発明の発電装置は、電気を必要とする給水装置と共に用いられても良い。この場合、発電装置によって得られた電気が、給水装置に供給されうる。この給水装置として、自動灌水タイマーを備えた灌水装置が例示される。乾電池式の灌水タイマーが市販されているが、本発明の発電装置により、乾電池が不要とされうる。
【０１０５】
本発明の発電装置は、更に蓄電池を備えていても良い。発電された電気が、蓄電池に蓄えられても良い。この蓄電池は、発電装置の内部に設けられてもよし、発電装置の外部に設けられても良い。
【０１０６】
［軸受］
上記軸受は限定されず、公知の軸受が用いられうる。上記軸受として、転がり軸受、すべり軸受、磁気軸受及び流体軸受が例示される。転がり軸受として、玉軸受、ころ軸受及び針軸受が例示される。ころ軸受として、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受等が挙げられる。汎用性及びコストの観点からは、転がり軸受が好ましく、玉軸受及びころ軸受がより好ましい。
【０１０７】
軸受の材質として、金属及び樹脂が例示される。この金属として、鋼が例示される。この鋼として、ステンレス鋼及び一般構造用鋼が例示される。耐久性とコストとを考慮すると、金属製の軸受が好ましい。
【０１０８】
［軸受の配置］
軸受の配置は、前述された発電装置２に記載された形態に限定されない。例えば、図１１に示す実施形態のように軸受が配置されてもよい。
【０１０９】
［発電機］
発電機は限定されず、公知の発電機が用いられうる。一般的な発電機は、永久磁石と導線とを有し、これら永久磁石又は導線が回転する。電磁誘導の法則により、この回転エネルギーが電気エネルギーに変換される。発電機は、直流発電機であってもよいし、交流発電機であってもよい。
【０１１０】
発電機の磁石の材質として、ネオジウムコバルトが好ましく用いられ得る。ネオジウムコバルトは磁力が強いため、発電効率を向上させうる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
以上説明された発電装置は、液体の流れを利用できる場所において用いられうる。
【符号の説明】
【０１１２】
２・・・発電装置
４・・・本体部
６・・・支持部
８・・・発電機
１０・・・管状体
１２・・・流路
１３・・・流路形成体の外面（管状体の外面）
１４・・・流路形成体の内面（管状体の内面）
２５・・・筐体
２６・・・軸受
３５・・・外部配管
３６・・・補助配管
Ｔ１・・・トルク発生面
Ｒ１・・・本体部の回転軸
Ｇ１・・・発電機の回転軸
Ｚ１・・・内面の中心軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置に関する。詳細には、本発明は、液体の流れを利用する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体の流れを利用する発電装置が知られている。特開２００５−１１３８９３号公報は、円筒内に装着した螺旋状板に水力等を通す発電装置を開示する。特開平８−２３７９９７号公報は、一時貯留槽から放水された排水により回転可能な水車を設けた排水利用発電装置を開示する。特公昭６３−４０２５号公報は、配管系を流れる流体のエネルギーから電気エネルギーを発生する発電装置を開示する。この発電装置は、タービン外側リムに取り付けた複数の翼を持つタービンを有している。
【０００３】
特開２０１１−７４８０８号公報は、円筒本体の内側に取り付けられた螺旋状板を有する傾斜型水力発電装置を開示する。特開２００６−１５２７１１号公報は、排水管の内周面に沿って流れる排水に衝突する翼と、この翼に排水が衝突することにより回動するように構成されたタービンとを有する排水管構造を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１３８９３号公報
【特許文献２】特開平８−２３７９９７号公報
【特許文献３】特公昭６３−４０２５号公報
【特許文献４】特開２０１１−７４８０８号公報
【特許文献５】特開２００６−１５２７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記先行技術文献では、翼、螺旋状板等が用いられており、構造が複雑である。この場合、翼等の部分に、異物、汚れ、藻等が付着しやすい。更に、翼部材と他部材との接合部分にも、異物、汚れ、藻等が付着しやすい。これらの付着物は、液体の流れを不良とし、発電効率を低下させる。更に、上記の複雑な構造は、小型化への障害となる。また、これらの複雑な構造は、発電装置の製造コストを上昇させる。
【０００６】
本発明の目的は、使用に伴う発電効率の低下が起こりにくく、小型化に寄与しうる発電装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る発電装置は、回転軸Ｒ１を中心とした回転が可能な本体部と、上記回転が可能なように上記本体部を支持する支持部と、上記本体部の回転エネルギーを電気エネルギーに変換しうる発電機とを備えている。上記本体部は流路形成体を有している。この流路形成体の内面が、流路を形成している。上記流路形成体の内面が、上記流路を流れる液体の衝突によって上記本体部の上記回転を生じさせるトルク発生面を有している。
【０００８】
好ましくは、上記流路形成体は管状体である。好ましくは、上記内面がこの管状体の内面である。
【０００９】
好ましくは、上記流路形成体の上記内面において、上記トルク発生面とそれ以外の部分とが段差なく連続している。
【００１０】
好ましくは、上記トルク発生面が、上記回転軸Ｒ１に対して傾斜した傾斜面を有している。
【００１１】
好ましくは、上記流路の中心軸線Ｚ１が曲がっている。
【００１２】
好ましくは、上記回転軸Ｒ１が上記トルク発生面に交わっている。
【００１３】
本願では、上記回転軸Ｒ１に垂直な平面Ｐｈによる断面によって、上記トルク発生面が存在する位置での上記内面の断面線Ｌｘ１が定義される。このとき、好ましくは、回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、この断面線Ｌｘ１が、一本の無端の線のみからなる。
【００１４】
本願では、上記回転軸Ｒ１に垂直な平面Ｐｈによる断面によって、上記トルク発生面の断面線Ｌｘ２が定義される。このとき、好ましくは、上記回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、この断面線Ｌｘ２が、曲率半径が５ｍｍ以上の線のみからなる。
【００１５】
好ましくは、上記本体部が管状体を有している。好ましくは、上記発電機が、上記本体部の上記回転軸Ｒ１と交わる位置に配置されている。好ましくは、上記発電機の上記配置が可能となるように、上記管状体が曲げられている。
【００１６】
好ましくは、上記支持部が、筐体と、この筐体に取り付けられた軸受とを有している。好ましくは、上記軸受は、上記回転が可能なように上記本体部を支持している。好ましくは、上記筐体は、上記回転を阻害しない状態で上記本体部を覆っている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る発電装置では、使用に伴う発電効率の低下が起こりにくい。更にこの発電装置は、小型化に寄与しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る発電装置の一部断面斜視図である。
【図２】図２は、図１の発電装置の断面図である。
【図３】図３は、図２の一部が拡大された断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態で用いられている本体部の斜視図である。
【図５】図５は、図３の円Ａ内の拡大図である。
【図６】図６は、図５の実施形態の第１変形例である。
【図７】図７は、図５の実施形態の第２変形例である。
【図８】図８は、トルク発生面の角度βを説明するための図である。
【図９】図９（ａ）は、図２のＦ９−Ｆ９線に沿った断面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）から断面線Ｌｘ１（断面線Ｌｘ）を抽出した図である。図９（ｃ）は、断面線Ｌｘ２の変形例を示す。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態に係る発電装置の断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３実施形態に係る発電装置の断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第４実施形態に係る発電装置の断面図である。
【図１３】図１３は、補助部材の一例が記載された断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００２０】
なお本願において、本体部の回転軸がＲ１とされ、発電機の回転軸がＧ１とされる。
【００２１】
図１は、本発明に係る発電装置２の断面が示された斜視図であり、図２は発電装置２の断面図である。図３は、図２の一部拡大図である。発電装置２は、本体部４、支持部６及び発電機８を有している。
【００２２】
図４は、本体部４の斜視図である。本体部４は、流路形成体としての管状体１０を有している。管状体１０は、流路１２を形成している。液体は流路１２を流れる。液体は重力によって流れる。管状体１０は、外面１３と内面１４とを有する。管状体１０の外面１３は、流路形成体の外面の一例である。外面１３は、流路形成体の外面の一例である。内面１４に、トルク発生面Ｔ１が設けられている。なお、流路形成体は、流路を有していれば良く、管状体に限定されない。流路形成体の外形は限定されない。
【００２３】
内面１４の内側は、空洞である。内面１４の内側には、タービン、翼状部材、螺旋状部材等は存在しない。
【００２４】
更に本体部４は、円盤体１５を有する（図４参照）。円盤体１５は、環状部１６と、内側円筒部１７とを有する。環状部１６は、外周面１８を有する。外周面１８は、支持部６によって回転可能に支持されている。円盤体１５は、管状体１０と一体である。
【００２５】
また、発電装置２は、中心管状部１９を有する。中心管状部１９は、本体部４の回転軸Ｒ１に沿って配置されている。中心管状部１９は、本体部４の管状体１０を貫通している。管状体１０には、中心管状部１９を通すための中空部２１が設けられている。回転中の本体部４は中心管状部１９に接触しない。
【００２６】
管状体１０（流路形成体）は、入口側の開口ｋ１と、出口側の開口ｋ２とを有する。開口ｋ１は真円形である。開口ｋ２は真円形である。回転軸Ｒ１は、開口ｋ１の中心点を通る。回転軸Ｒ１は、開口ｋ２の中心点を通る。
【００２７】
更に、管状体１０は、流入部２０、排出部２２及び中間部２４を有する。流入部２０は円筒である。流入部２０の内面の中心軸線は、本体部４の回転軸Ｒ１に一致している。流入部２０の内面の断面形状は真円である。排出部２２は円筒である。排出部２２の内面の中心軸線は、本体部４の回転軸Ｒ１に一致している。排出部２２の内面の断面形状は真円である。中間部２４は、流入部２０と排出部２２との間の部分である。
【００２８】
図２には、内面１４の中心軸線Ｚ１が示されている。この中心軸線Ｚ１は、内面１４の断面線Ｌｘの図心の集合である。この断面線Ｌｘを求めるときの断面は、回転軸Ｒ１に対して垂直な平面とされる。図２が示すように、中心軸線Ｚ１は曲がっている。
【００２９】
流入部２０において、中心軸線Ｚ１は回転軸Ｒ１に一致している。排出部２２において、中心軸線Ｚ１は回転軸Ｒ１に一致している。一方、中間部２４において、中心軸線Ｚ１は回転軸Ｒ１とは一致していない。即ち中間部２４において、中心軸線Ｚ１は回転軸Ｒ１からズレている。
【００３０】
流入側の外部配管３５を通ってきた液体は、流入部２０から流路１２に流れ込む。この液体は、流入部２０から中間部２４へと流れ、排出部２２に至る。この液体は、排出部２２から、流路１２の外部に排出される。排出された液体は、補助配管３６を通過して、排出側の外部配管（図示省略）に流れ込む。外部配管３５は、例えば、一戸建て住宅又は集合住宅に設置された排水管である。典型的な外部配管３５の材質は、塩化ビニル樹脂又はＡＢＳ樹脂であり、より一般的には塩化ビニル樹脂である。
【００３１】
支持部６は、筐体２５と軸受２６とを有する。筐体２５は、全体として略円筒状を呈する。筐体２５は、発電装置２を覆っている。筐体２５の内部には、回転する本体部４に接触しないための空間が設けられている。筐体２５は、本体部４の回転を阻害しない。
【００３２】
筐体２５は、本体２７と上蓋２８とを有する。上蓋２８は、円盤部２９、円筒部３０及び上側開口部３１を有する。円盤部２９は、筐体２５の上面を構成している。上側開口部３１は、円盤部２９の中央に設けられている。上側開口部３１は円筒状である。上側開口部３１は上側に突出している。上側開口部３１は、流入側の外部配管３５に接続されている。この接続には、接着剤による接着が用いられている。
【００３３】
筐体２５の本体２７は、底面部３２，円筒部３３及び下側開口部３４を有する。下側開口部３４は円筒状である。下側開口部３４は下方に突出している。下側開口部３４は、底面部３２の中央に配置されている。下側開口部３４は、補助配管３６を介して、外部配管３５に接続されている。下側開口部３４と補助配管３６との接続には、接着剤による接着が用いられている。補助配管３６は、外部配管３５へと液体を流通させるとともに、発電機８の配線３８を通すために設けられている。配線３８は、発電装置２の外部に至っているのが好ましい。この場合、他の電気機器や蓄電池等との接続が容易とされうる。なお図２では配線３８の記載が省略されている。
【００３４】
軸受２６は、筐体２５の内周面に設けられている。より詳細には、軸受２６は、円筒部３３の内周面に設けられている。軸受２６は、外輪４０と、内輪４２と、転動体４４とを有する。外輪４０は、筐体２５の内面に固定されている。内輪４２は、本体部４の外面に固定されている。より詳細には、内輪４２は、前述した外周面１８に固定されている。転動体４４は、外輪４０の軌道面と内輪４２の軌道面との間に配置されている。本実施形態では、軸受２６として、ころ軸受が例示されている。
【００３５】
前述した通り、上側開口部３１及び下側開口部３４において、筐体２５は外部配管３５に接合されている。この接合によって、筐体２５は、外部配管３５に固定されている。この筐体２５と本体部４との間に軸受２６が介在している。このように、支持部６としての軸受２６及び筐体２５が、本体部４を回転可能に支持している。
【００３６】
本体部４は、外部配管３５に接触していない。回転中において、本体部４は外部配管３５に接触しない。また本体部４は、補助配管３６に接触していない。これらの非接触により、回転抵抗が抑制され、発電効率が向上している。なお、後述するように、本体部４の回転が確保される限り、本体部４が外部配管３５又は補助配管３６に接触していてもよい。
【００３７】
発電機８は、永久磁石５０とコイル５２とを有する。永久磁石５０は、半円筒形状のＮ極体と、半円筒形状のＳ極体とを有する。永久磁石５０は、本体部４に固定されている。より詳細には、永久磁石５０は、内側円筒部１７の内周面に固定されている。コイル５２は、中心管状部１９の外周面に固定されている。コイル５２は、中心管状部１９によって支持されている。
【００３８】
このコイル５２は、中心管状部１９に対して着脱可能である。コイル５２はネジ機構によって中心管状部１９に取り付けられる。このネジ機構は、施行現場での作業を容易としうる。なお、コイル５２を内側円筒部１７の内周面に固定し、永久磁石５０を中心管状部１９の外周面に固定することも可能である。
【００３９】
中心管状部１９は、補助配管３６の内部に設けられた内部管５４に固定されている。内部管５４は、中心管状部１９と接着されているセンター部５６と、このセンター部５６と外部とを連結する連結部５８とを有する。配線３８（図１参照）は、中心管状部１９及び内部管５４を通って外部に至る。配線３８は、電気機器、蓄電池等に接続されうる。
【００４０】
永久磁石５０は、本体部４と共に回転する。一方、コイル５２は回転しない。本体部４の回転に伴い、永久磁石５０とコイル５２との間で相対回転が生じる。この相対回転により、電気が発生する。この電気は、電気機器、蓄電池等に供給されうる。
【００４１】
筐体２５は、位置決め用の突出部７０を有している。この突出部７０は、円筒部３３の内面に設けられている。この突出部７０は、軸受２６を下方から支持している。突出部７０により、軸受２６の位置決めが精度良く達成される。更に、前述の通り、筐体２５の上蓋２８は、円筒部３０を有している。この円筒部３０の下端７２は、軸受２６に当接している。この当接によって、軸受２６が精度よく位置決めされる。軸受２６は、突出部７０と円筒部３０とによって上下から挟まれている。よって軸受２６は精度よく位置決めされている。円筒部３０に代えて、筐体２５とは別体のスペーサーが用いられても良い。
【００４２】
前述した通り、内面１４は、トルク発生面Ｔ１を有している。トルク発生面Ｔ１は、流路１２を流れる液体の衝突によってトルクを発生しうる。このトルクは、本体部４の回転軸Ｒ１回りのトルクである。このトルクは、回転軸Ｒ１の周方向に沿った力である。このトルクは、本体部４を回転させうる。この回転の中心軸は、回転軸Ｒ１である。この回転軸Ｒ１は、軸受２６の回転軸と一致している。
【００４３】
流路１２を流れる液体は、おおよそ、中心軸線Ｚ１に略沿って流れる。よって好ましくは、トルク発生面Ｔ１は、中心軸線Ｚ１に沿って流れる液体の衝突によって、回転軸Ｒ１回りのトルクを生じうる。トルク発生面Ｔ１は、内面１４の中心軸線Ｚ１に対して傾斜している。トルク発生面Ｔ１は、流路１２を流れる液体が衝突しうるように配向している。トルク発生面Ｔ１は、下流側にいくほど回転軸Ｒ１に近づく部分を有している。
【００４４】
本実施形態では、回転軸Ｒ１が鉛直方向に一致している。この場合、好ましくは、トルク発生面Ｔ１は、鉛直方向に沿って流れる液体の衝突によって、回転軸Ｒ１回りのトルクを生じうる。この場合、重力によって鉛直方向に流れる液体の運動エネルギーが効率良く電気エネルギーに変換されうる。
【００４５】
本実施形態において、トルク発生面Ｔ１は平面である。トルク発生面Ｔ１の形状は限定されない。トルク発生面Ｔ１は平面であってもよいし、曲面であってもよい。
【００４６】
内面１４は、翼状の突出物を有さない。内面１４は、凹凸を有さない。内面１４は、突起を有さない。内面１４において、トルク発生面Ｔ１とそれ以外の部分とは段差なく連続している。流路１２のあらゆる位置において、内面１４の断面線Ｌｘ（前述）は、凸部を有さない。流路１２のあらゆる位置において、内面１４の断面線Ｌｘ（前述）は、凹部を有さない。内面１４は比較的単純な形状であるため、液体の流れを妨げにくい。よって、液体の運動エネルギーが有効に活用され、発電効率が向上しうる。更に、内面１４には、異物の付着及び藻の発生が起こりにくい。よって流路１２における良好な流れが維持されやすく、発電効率が低下しにくい。更に、メンテナンスが容易である。また、構造が単純とされうるため、発電装置２の小型化に寄与しうる。小型の発電装置は、一戸建て住宅、集合住宅、工場等において、小規模発電を可能とする。
【００４７】
トルク発生面Ｔ１には凹部は存在しない。トルク発生面Ｔ１には凸部は存在しない。トルク発生面Ｔ１は、その全体が滑らかに連続した面である。よってトルク発生面Ｔ１において、異物の付着及び藻の発生は起こりにくい。
【００４８】
トルク発生面Ｔ１には、重力の存在下において液体が溜まるような部分は存在しない。よってトルク発生面Ｔ１において、異物の付着及び藻の発生は起こりにくい。
【００４９】
本実施形態では、トルク発生面Ｔ１は、回転軸Ｒ１に対して傾斜した傾斜面である。この傾斜面は、上記トルクを発生しうるように傾斜している。トルク発生面Ｔ１と発生するトルクとの関係について、詳細は後述される。
【００５０】
本実施形態では、トルク発生面Ｔ１は、管状体１０の曲がりを利用して形成されている。トルク発生面Ｔ１は、中心軸線Ｚ１の曲がりの外側に位置しているため、多くの液体がトルク発生面Ｔ１に衝突しやすい。また、この曲がりは、液体に遠心力を付与しうる。中心軸線Ｚ１に沿って流れる液体に作用する遠心力がＣＦとされるとき、トルク発生面Ｔ１は、この遠心力ＣＦが作用しうる位置に設けられている。この遠心力ＣＦにより、液体がトルク発生面Ｔ１に与える力が増大しうる。これらは、発電効率の向上に寄与しうる。
【００５１】
多くの液体がトルク発生面Ｔ１に衝突しやすいとの観点から、流入部２０の中心軸線がトルク発生面Ｔ１と交わるのが好ましい。多くの液体がトルク発生面Ｔ１に衝突しやすいとの観点からは、回転軸Ｒ１がトルク発生面Ｔ１と交わるのが好ましい。
【００５２】
多くの液体がトルク発生面Ｔ１に衝突しやすいとの観点から、入口側の開口ｋ１の上側に光源を設けて、この光源からの光を開口ｋ１の全体に照射したとき、この光源からの直接光の少なくとも一部はトルク発生面Ｔ１に当たるのが好ましい。この直接光の方向は、流入部２０の中心軸線に沿った方向である。また、この直接光の方向は、回転軸Ｒ１に沿った方向である。開口ｋ１を通過した直接光のうち、トルク発生面Ｔ１に当たる直接光の割合Ｒｘは、５０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、９０％以上が更に好ましい。この割合Ｒｘは１００％であってもよい。なお、ここで「直接光」としたのは、内面１４等によって反射した光を含まない趣旨である。
【００５３】
流路（中心軸線Ｚ１）の曲がりは、トルク発生面Ｔ１への液体の衝突率を高めつつ、流路の断面積を広げるのに寄与している。即ち、流路の曲がりに起因して、液体が衝突しやすいトルク発生面Ｔ１が設けられつつ、流路が過度に狭くならない。流路の断面積が確保されているため、液体の流れが円滑となる。よって、液体の運動エネルギーが損なわれにくく、発電効率が向上しうる。この観点から、流路の断面積変化率Ｃｘは、５０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましく、１０％以下が更に好ましく、０％が最も好ましい。この変化率Ｃｘは次の式によって計算されうる。
Ｃｘ（％）＝［（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／Ｄｍａｘ］×１００
ただし、Ｄｍａｘは、流路全体における断面積の最大値であり、Ｄｍｉｎは、流路全体における断面積の最小値である。流路の断面積は、中心軸線Ｚ１に垂直な平面による断面において測定される。
【００５４】
本実施形態では、発電機８は、回転軸Ｒ１と交わる位置に配置されている。更に本実施形態では、発電機８の回転軸Ｇ１が、回転軸Ｒ１と一致している。よって、トルク発生面Ｔ１において発生したトルクが効率よく発電機８に伝達されうる。
【００５５】
このような発電機８の配置が可能となるように、管状体１０（流路形成体）は曲げられている。よって発電機８を発電装置２の中央部に配置することができる。この配置は、発電装置２の小型化、発電装置２の外観の向上及び発電機８の保護に寄与しうる。更にこの管状体１０（流路形成体）の曲がりにより、トルク発生面Ｔ１に衝突する液体が増加しうる。よって発電効率が向上しうる。
【００５６】
本実施形態では、筐体２５及び軸受２６によって本体部４が回転可能に支持されている。筐体２５は、本体部４の回転を阻害しない。筐体２５は、本体部４及び発電機８を保護しうる。筐体２５は、回転する本体部４と人体等との衝突を防止しうる。筐体２５は、発電装置２の外観を良好とし、発電装置２の商品価値を高めうる。
【００５７】
図５は、図３において符号Ａで示された２点鎖線の円内の拡大図である。本体部４の回転抵抗を小さくする観点から、本体部４（管状体１０）は外部配管３５から離れている。即ち本体部４（管状体１０）と外部配管３５とは互いに非接触である。図５において符号Ｄ１で示されているのは、本体部４（管状体１０）と外部配管３５との離間距離である。臭気が洩れるのを抑制する観点からは、離間距離Ｄ１は狭いのが好ましい。ただし、離間距離Ｄ１が狭すぎると、発電装置２の製造時及び施工時における要求精度が過度に高くなり、コストが向上しうる。これらの観点を考慮して、適切な離間距離Ｄ１が設定されうる。
【００５８】
図５において符号Ｄ２で示されるのは、本体部４と外部配管３５（又は補助配管３６）とのオーバーラップ長さである。臭気の洩れを抑制する観点からは、長さＤ２は長い方が好ましい。ただし長さＤ２が過大である場合、発電装置２の小型化が阻害されうる。また、偏心誤差を考慮すると、長さＤ２が過大である場合、非接触を確保するために離間距離Ｄ１を増やす必要が生じることがある。これらの点を考慮して、長さＤ２は適切に設定されるもので、長さＤ２の下限は５ｍｍ以上、更に１０ｍｍ以上、特に２０ｍｍ以上がよく、また長さＤ２の上限については１００ｍｍ以下、更に５０ｍｍ以下、特に３０ｍｍ以下とするのがよい。
【００５９】
臭気の洩れを抑制する観点から、図５の実施形態に変えて、図６又は図７に示される変形例が採用されてもよい。
【００６０】
図６は、第１変形例を示す。この実施形態では、外部配管３５（又は補助配管３６）の外周面に第１凹凸体８０が設けられる。更に、本体部４（管状体１０の内周面）に第２凹凸体８２が設けられる。第１凹凸体８０は、１以上（好ましくは２以上）の凸と、１以上（好ましくは２以上）の凹とを有する。第２凹凸体８２は、１以上（好ましくは２以上）の凸と、１以上（好ましくは２以上）の凹とを有する。第１凹凸体８０の凹部に第２凹凸体８２の凸部が入り込んでいる。第１凹凸体８０の凸部が第２凹凸体８２の凹部に入り込んでいる。これら第１凹凸体８０と第２凹凸体８２との噛み合いによって、細く且つ入り組んだ隙間が形成されている。よって、臭気の洩れが効果的に抑制されうる。また、本体部４の回転中に、第１凹凸体８０と第２凹凸体８２とは接触しない。よって本体部４の回転抵抗は抑制されている。好ましくは、第１凹凸体８０及び第２凹凸体８２は、ゴムのような変形しやすい材質とされる。この変形により、凹凸を噛み合わせた上記構成が容易に形成されうる。この図６のような構成は、ラビリンスシールと称されることがある。
【００６１】
図７は、第２変形例を示す。この実施形態では、磁性流体シール８４が用いられている。この磁性流体シール８４は、第１の磁極片８６、第２の磁極片８８、磁石９０及び磁性流体９２を有する。磁極片８６及び磁極片８８は金属製のリングである。好ましくは、磁極片８６及び磁極片８８の材質は、透磁率の高い金属である。磁石９０には、プラスチック磁石又はゴム磁石が好適に用いられ得る。磁場回路の磁場により、磁性流体９２はＯリングの形態で保持される。この磁性流体シール８４により、回転抵抗を抑えつつ、シーリングが達成されうる。なお、磁場回路の形成の観点から、外部配管３５が非磁性体である場合、磁性体９４を外部配管３５に配置するのが好ましい。
【００６２】
なお、図６及び図７のようなシール機構は、本体部４の上流側の隙間のみならず、本体部４の下流側の隙間（補助配管３６と本体部４との隙間）にも当然に用いられ得る。
【００６３】
［トルク発生面Ｔ１の角度α］
図３において両矢印αで示されているのは、回転軸Ｒ１に対するトルク発生面Ｔ１の傾斜角度である。この角度αは、回転軸Ｒ１を含む仮想平面Ｈ１による断面において測定される。より詳細には次の通りである。この角度αの定義では、上記回転軸Ｒ１を含む仮想平面Ｈ１が考慮される。この仮想平面Ｈ１は多数存在するが、トルク発生面Ｔ１上の一つの点Ｐ１を通る仮想平面Ｈ１は一つに決まる。更に、この角度αの定義では、上記仮想平面Ｈ１を断面とする上記トルク発生面Ｔ１の断面線Ｌ１が考慮される。上記点Ｐ１における上記角度αは、上記点Ｐ１を通る上記断面線Ｌ１と上記回転軸Ｒ１との成す角度である。トルク発生面Ｔ１が曲面である場合、上記断面線Ｌ１は、上記点Ｐ１における接線とされうる。この角度αは、トルク発生面Ｔ１上の各点のそれぞれにおいて定まる。
【００６４】
流体から受ける力を増大させ、発生するトルクを大きくする観点から、角度αは、５度以上が好ましく、１０度以上がより好ましく、２０度以上が更に好ましい。この角度αが過大である場合、流路において詰まりが発生しやすい。また、この角度αが過大である場合、発生するトルクがかえって小さくなる。これらの観点から、この角度αは、６０度以下が好ましく、４５度以下がより好ましく、３５度以下が更に好ましい。上記実施形態では、角度αは３５度とされている。
【００６５】
［トルク発生面Ｔ１の角度β］
図８は、角度βを説明するための図である。図８では、トルク発生面Ｔ１が破線ハッチングで示されている。この角度βの定義では、上記回転軸Ｒ１を中心軸とし且つトルク発生面Ｔ１上の点Ｐ１を含む仮想円筒面Ｃ１が考慮される。この仮想円筒面Ｃ１の半径ｒは、上記点Ｐ１の位置によって変化する。この半径ｒは、回転軸Ｒ１と点Ｐ１との距離に等しい。更に、この角度βの定義では、上記仮想円筒面Ｃ１の周方向Ｓ１、及び、上記仮想円筒面Ｃ１を断面とする上記トルク発生面Ｔ１の断面線Ｌ２が考慮される。上記角度βは、上記周方向Ｓ１と上記断面線Ｌ２との成す角度である。この角度βは、仮想円筒面Ｃ１を展開して平面Ｃ２とした上で測定される。この平面Ｃ２においては、上記周方向Ｓ１は直線となる。この平面Ｃ２において断面線Ｌ２が曲線である場合、角度βは、上記点Ｐ１における接線に基づき測定される。この角度βは、プロペラ等における迎え角に相当しうる。この角度βは、トルク発生面Ｔ１上の各点のそれぞれにおいて定まる。
【００６６】
発生するトルクを大きくする観点から、角度βは、５度以上が好ましく、１０度以上がより好ましく、２０度以上が更に好ましい。この角度βが過大である場合、流路において詰まりが発生しやすい。また、この角度βが過大である場合、流路の形状又は本体部の形状が複雑となり、製造コストが増加しやすい。これらの観点から、この角度βは、４５度以下が好ましく、３５度以下がより好ましく、３０度以下が更に好ましい。
【００６７】
発電効率の観点から、上記角度αの好ましい範囲は、以下に定義される点Ｐ（Ｍ）において充足されているのが好ましい。更に、発電効率の観点から、上記角度βの好ましい範囲は、以下に定義される点Ｐ（Ｍ）において充足されているのが好ましい。特に、トルク発生面Ｔ１が平面で構成されている場合に、これらの点Ｐ（Ｍ）に関する規定は有効である。
【００６８】
上記点Ｐ（Ｍ）の定義は次の通りである。この点Ｐ（Ｍ）を定義するために、点Ｍ、仮想平面Ｈ１（Ｍ）及び断面線Ｌ１（Ｍ）が定義される。点Ｍは、上記中心軸線Ｚ１上の点のうち、回転軸Ｒ１からの距離が最大である点である。仮想平面Ｈ１（Ｍ）は、この点Ｍを通る上記仮想平面Ｈ１である。断面線Ｌ１（Ｍ）は、仮想平面Ｈ１（Ｍ）とトルク発生面Ｔ１との交線である。このとき、点Ｐ（Ｍ）は、断面線Ｌ１（Ｍ）の、回転軸Ｒ１方向における中点である。
【００６９】
上記の通り、上記角度α及び角度βは、トルク発生面Ｔ１上のあらゆる点Ｐ１のそれぞれにおいて決定されうる。この点に鑑み、発電効率の観点から、次の（Ａ）が好ましく、（Ｂ）がより好ましい。
【００７０】
（Ａ）トルク発生面Ｔ１の全体における角度αの平均値がα１とされるとき、この平均値α１が、角度αに関する前述の好ましい数値範囲を満たす。更に、トルク発生面Ｔ１の全体における角度βの平均値がβ１とされるとき、この平均値β１が、角度βに関する前述の好ましい数値範囲を満たす。
【００７１】
（Ｂ）トルク発生面Ｔ１上のあらゆる点Ｐ１において、角度αが、前述の好ましい数値範囲を満たす。更に、トルク発生面Ｔ１上のあらゆる点Ｐ１において、角度βが、前述の好ましい数値範囲を満たす。
【００７２】
図９（ａ）は、図２のＦ９−Ｆ９線に沿った断面図である。この断面図では、回転軸Ｒ１は一つの点で示される。ここでは、トルク発生面Ｔ１により生ずるトルクが考察される。流体とトルク発生面Ｔ１との間の摩擦力は比較的小さいと考えられる。この摩擦力を考慮しない場合、液体の衝突によってトルク発生面Ｔ１上の点Ｐ１に作用する力Ｆ（ベクトル）の方向は、トルク発生面Ｔ１に対して垂直である（図９（ａ）参照）。この力Ｆは、力Ｆｘと力Ｆｙとに分解されうる。力Ｆｘは、回転軸Ｒ１と点Ｐ１とを通る直線に沿った方向の力である。力Ｆｙは、この力Ｆｘに対して垂直な方向の力である。この力Ｆｙが、回転軸Ｒ１回りのトルクである。即ちこの力Ｆｙが、本体部４の回転の原動力である。
【００７３】
図９（ａ）に示されたトルク発生面Ｔ１は、第１領域Ｅ１、第２領域Ｅ２及び第３領域Ｅ３に分割されうる。第１領域Ｅ１と第２領域Ｅ２とを区画する線は、回転軸Ｒ１を通り且つトルク発生面Ｔ１に対して垂直な直線である。また、第１領域Ｅ１の幅と第２領域Ｅ２の幅とは等しい。ここでは、一定の上記力Ｆがトルク発生面Ｔ１の全体に作用すると仮定する。この場合、第１領域Ｅ１において生ずる力Ｆｙと、第２領域Ｅ２において生ずる力Ｆｙとは互いに打ち消し合う。そうすると、力Ｆｙとしては、第３領域Ｅ３から生ずるものだけが残される。第３領域Ｅ３で生ずる力Ｆｙは、図９（ａ）において反時計回りの回転モーメントを生じる。この回転モーメント（トルク）が、本体部４の回転に寄与する。
【００７４】
この図９（ａ）で示されるように、トルク発生面Ｔ１の各地点から生ずるトルクが互いに打ち消し合う場合がある。この打ち消し合いが生ずる場合、発電効率が低下しうる。発電効率を高める観点から、以下に定義される一方向トルク占有率（％）が、６０％以上であるのが好ましく、７０％以上がより好ましく、８０％以上が更に好ましく、１００％が特に好ましい。この一方向トルク占有率は、［（Ｘ／Ｙ）×１００］によって算出される。分母Ｙは、トルク発生面Ｔ１の総面積である。一方、分子Ｘは、次のように算出される。トルク発生面Ｔ１に対して垂直で且つ大きさが一定である力Ｆをトルク発生面Ｔ１の全域に作用させた場合、第１の回転方向（例えば、時計回り）へのトルクを生ずる領域Ｅｘと、第２の回転方向（例えば、反時計回り）へのトルクを生ずる領域Ｅｙとが決定されうる。これら領域Ｅｘ及び領域Ｅｙのうち、広いほうの領域の面積が、上記分子Ｘとされる。もちろん、トルク発生面Ｔ１が曲面である場合、各地点Ｐ１の法線方向が、上記力Ｆの方向である。
【００７５】
ここで、流路形成体の外面１３及び内面１４の断面形状について説明する。回転軸Ｒ１に対して垂直な平面Ｐｈは、回転軸Ｒ１方向の各位置のそれぞれにおいて定まりうる。よってこの平面Ｐｈは無数に定義されうる。この平面Ｐｈによる流路形成体の断面Ｓｖを考える。図９（ａ）は、この断面Ｓｖの一例である。この断面Ｓｖにより、流路形成体の内面１４の断面線Ｌｘと、流路形成体の外面１３の断面線Ｌｙとが定まる（図９（ａ）参照）。図９（ｂ）は、断面線Ｌｘ（且つ、後述の断面線Ｌｘ１）を示す。本実施形態では、回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｘは、一本の無端の線のみによって構成されている（図９（ｂ）参照）。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｘは、凸部を有さない。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｘは、凹部を有さない。このような内面形状により、異物の付着や藻の発生が効果的に抑制される。よって、発電効率が効果的に維持されうる。
【００７６】
トルク発生面Ｔ１が存在する範囲の上記断面Ｓｖが、断面Ｓｖ１とされる。図９（ａ）は、断面Ｓｖ１の一例である。この断面Ｓｖ１により、流路形成体の内面１４の断面線Ｌｘ１と、流路形成体の外面１３の断面線Ｌｙ１とが定まる。断面線Ｌｘ１は、トルク発生面Ｔ１の断面線Ｌｘ２を含む。 図９（ｂ）は、断面線Ｌｘ１でもある。
【００７７】
本実施形態では、回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｘ１は、一本の無端の線のみによって構成されている（図９（ｂ）参照）。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｘ１は、凸部を有さない。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｘ１は、凹部を有さない。このような内面形状により、異物の付着や藻の発生が効果的に抑制される。よって、発電効率が効果的に維持されうる。
【００７８】
本実施形態では、回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｙ１は、一本の無端の線のみによって構成されている。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｙ１は、凸部を有さない。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｙ１は、凹部を有さない。回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、断面線Ｌｙ１は、断面線Ｌｘ１の相似形である。このような外面形状により、流路形成体の肉厚が最小限とされうる。これは、本体部の軽量化に寄与しうる。本体部の軽量化は、発電効率の向上に寄与しうる。
【００７９】
上記断面線Ｌｘ１のうち、トルク発生面Ｔ１の断面線がＬｘ２とされる（図９（ａ）及び図９（ｂ）参照）。この断面線Ｌｘ２は、断面線Ｌｘ１の一部である。発電効率及びその維持の観点から、この断面線Ｌｘ２は、上記回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、滑らかに連続している線のみで構成されているのが好ましい。
【００８０】
発電効率及びその維持の観点から、上記回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、この断面線Ｌｘ２は、凸部を有さないのが好ましい。この好ましい形態は、断面線Ｌｘ２の全体が凸形状となっている形態を排除していない。
【００８１】
発電効率及びその維持の観点から、上記回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、この断面線Ｌｘ２は、凹部を有さないのが好ましい。この好ましい形態は、断面線Ｌｘ２の全体が凹形状となっている形態を排除していない。
【００８２】
この断面線Ｌｘ２は、上記回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、曲率半径が５ｍｍ以上の線のみからなるのが好ましく、曲率半径が１０ｍｍ以上の線のみからなるのがより好ましく、曲率半径が２０ｍｍ以上の線のみからなるのが更に好ましい。もちろん、断面線Ｌｘ２においてこの曲率半径が変化していてもよい。また、この曲率半径は無限大であってもよい。トルク発生面Ｔ１が平面である場合、断面線Ｌｘ２は直線であり（図９（ｂ）参照）、この曲率半径は無限大である。このような断面線Ｌｘ２の形状により、トルク発生面Ｔ１への異物の付着や藻の発生が効果的に抑制され、発電効率が維持されやすい。
【００８３】
また、発電効率の観点から、断面線Ｌｘ２は、以下の（Ｘ）又は（Ｙ）であるのが好ましい。
（Ｘ）直線
（Ｙ）断面線Ｌｘ２の両端を結んだ直線がＬＱとされるとき、断面線Ｌｘ２は、直線ＬＱよりも内側に突出しない凹形状である。図９（ｃ）は、この凹形状の一例を示す。この凹形状の曲率は、一定であってもよいし、変化していてもよい。
【００８４】
図９（ｃ）において符号Ｄ３で示されるのは、断面線Ｌｘ２上の点と直線ＬＱとの距離（最短距離）である。上記（Ｙ）の場合、発電効率の観点から、距離Ｄ３の最大値は、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、２ｍｍが特に好ましい。
【００８５】
本体部及び流路形成体の製造方法は限定されない。この製造方法として、鋳造、ダイカスト、鍛造、射出成形等が例示される。本体部及び流路形成体は、一体成形された複数の部材が接合されていてもよい。流路形成体が管状体である場合、この管状体は、成形されたパイプ状部材を塑性加工（曲げ加工等）することで作成されてもよい。本体部及び流路形成体の材質として、金属及び樹脂が例示される。樹脂として、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂及びＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）が例示される。金属として、鋼及びアルミニウム合金が例示される。鋼として、ステンレス鋼及び一般構造用鋼が例示される。発電効率を高めるには、非回転状態の本体部４が回転し始めるのに最小限必要なトルクを小さくすることが有効である。この観点からは、本体部４の軽量化が重要である。この軽量化を考慮して、本体部４の材質が選択されてもよい。
【００８６】
図１０は、第２実施形態に係る発電装置９６の断面図である。この発電装置９６は、第２のトルク発生面Ｔ１が追加された他は、前述された発電装置２と同じである。上側に位置する第１のトルク発生面Ｔ１と、下側に位置する第２のトルク発生面Ｔ１とは、中心軸線Ｚ１の曲がりの外側に位置する。よって、いずれのトルク発生面Ｔ１にも、流体が衝突しやすい。また、いずれのトルク発生面Ｔ１にも、上記遠心力ＣＦが作用しうる。流路を流れる液体の衝突によって、これら第１及び第２のトルク発生面Ｔ１は、同じ回転方向のトルクを生じうる。つまり、流路を流れる液体の衝突によって、複数のトルク発生面Ｔ１から、同一の回転方向のトルクが生じうるように、トルク発生面Ｔ１の配向が設定されている。同一の回転方向のトルクを生じうる複数のトルク発生面Ｔ１によって、発電効率が更に向上しうる。
【００８７】
図１１は、第３実施形態に係る発電装置１００の断面図である。発電装置１００は、本体部１０２、軸受１０４、接合体１０６及び発電機１０８を有している。本体部１０２は、流路形成体である。この本体部１０２は、全体として略円筒状であるが、その内面１１０に凸部１１２を有している。軸受１０４は、接合体１０６と本体部１０２との間に配置されている。なお図１１では、軸受１０４が簡略的に示されている。
【００８８】
本実施形態では、発電機１０８は複数である。複数の発電機１０８は、本体部１０２の周囲に配置されている。発電機１０８は、本体１１４と回転子１１６とを有する。回転子１１６は、滑り防止部材１１８を介して、本体部１０２に当接している。本体１１４には、図示されない永久磁石とコイルとが内蔵されている。本体部１０２が回転軸Ｒ１回りに回転すると、回転子１１６が回転軸Ｇ１回りに回転する。この回転は、回転子１１６と部材１１８との間に作用する摩擦力に起因する。摩擦力に代えて、歯車機構のような機械的回転伝達機構が採用されてもよい。回転子１１６が回転すると、上記永久磁石と上記コイルとが相対回転する。この相対回転により電気が発生する。本実施形態では、発電機１０８の回転軸Ｇ１は、回転軸Ｒ１と一致していない。回転軸Ｇ１と回転軸Ｒ１とは平行である。
【００８９】
接合体１０６は、円筒部１２０と突出部１２２とを有する。円筒部１２０の内周面は、外部配管３５に固定されている。この固定の方法は、接着剤による接着である。突出部１２２はフランジ状である。この突出部１２２に発電機１０８が固定されている。これらの発電機１０８は、回転軸Ｒ１回りに回転可能な状態で本体部１０２を支持する役割をも果たしている。つまり発電機１０８は、上記支持部の役割をも果たしうる。この観点からは、複数の発電機１０８は、回転軸Ｒ１の周方向において等間隔で配置されるのが好ましい。
【００９０】
内面１１０には、複数のトルク発生面Ｔ１が設けられている。凸部１１２における上側の面がトルク発生面Ｔ１である。第１のトルク発生面Ｔ１と第２のトルク発生面Ｔ１との間で、上下方向位置が相違する。この相違により、内面１１０の断面面積が狭くなりにくいので、円滑な流れが維持されやすい。また、第１のトルク発生面Ｔ１と第２のトルク発生面Ｔ１とは、同じ回転方向のトルクを発生しうる。即ち、複数のトルク発生面Ｔ１の全てが、同じ回転方向のトルクを発生しうる。よって、発電効率が向上しうる。
【００９１】
この発電装置１００では、筐体が不要とされうる。この構成は発電装置１００の小型化に寄与しうる。この発電装置１００では、本体部１０２が軽量化されうる。この軽量化により、本体部１０２を回転させるのに最低限必要なトルクを下げることが可能である。よって、発電効率が向上しうる。この構成は軸受の小型化に寄与しうる。軸受の小型化は製造コストを低下させうる。
【００９２】
本体部１０４の内面は、翼状の突出物を有さない。本体部１０４の内面において、トルク発生面Ｔ１とそれ以外の部分とは段差なく連続している。本体部１０４の内面において、トルク発生面Ｔ１とそれ以外の部分とは滑らかに連続している。流路のあらゆる位置において、本体部１０４の内面の断面線Ｌｘ（前述）は、凹部を有さない。本体部１０４の内面では、異物の付着及び藻の発生が起こりにくい。よって良好な流れが維持されやすく、発電効率が低下しにくい。更に、メンテナンスが容易である。
【００９３】
図１２は、第４実施形態に係る発電装置１２４の断面図である。内面１４に案内面１２６が設けられている他は、発電装置１２４は、前述の発電装置２と同様である。案内面１２６は、トルク発生面Ｔ１の下端ＴＬよりも上側に設けられている。案内面１２６は、トルク発生面Ｔ１の上端ＴＨと下端ＴＬとに基づいて決定される中間位置ＴＭよりも上側に設けられている。この案内面１２６は、傾斜面である。この案内面１２６は、下方にいくほど回転軸Ｒ１に近づくように傾斜している。この案内面１２６は、下方にいくほどトルク発生面Ｔ１に近づくように傾斜している。この案内面１２６は、回転軸Ｒ１と平行な内面と比較して、トルク発生面Ｔ１に衝突する液体の量又は圧力を増加させうる（図１２の２点鎖線矢印参照）。案内面１２６は、周方向の全体に設けられても良いし、周方向の一部に設けられても良い。また、案内面１２６は、周方向の複数位置に設けられても良い。
【００９４】
図１２の実施形態とは異なるが、案内面１２６は、トルク発生面Ｔ１の上端ＴＨよりも上側に設けられていてもよい。
【００９５】
上記仮想平面Ｈ１による断面において、内面１４の断面線は２本である。即ち内面１４の断面線は、第１断面線１４ａ及び第２断面線１４ｂである（図１２参照）。第１断面線１４ａ又は第２断面線１４ｂの一方がトルク発生面Ｔ１の断面線を含み、他方が案内面１２６の断面線を含むのが好ましい。図１２の実施形態では、第１断面線１４ａが案内面１２６の断面線を含み、第２断面線１４ｂがトルク発生面Ｔ１の断面線を含んでいる。このような構成により、案内面１２６によって案内された液体がトルク発生面Ｔ１に衝突しやすくなり、発電効率が向上しうる。発電効率の観点から、前述の仮想平面Ｈ１（Ｍ）が、トルク発生面Ｔ１と交わり且つ案内面１２６と交わるのが更に好ましい。
【００９６】
本発明の発電装置は、更に補助部材を備えていても良い。図１３は、この補助部材の一例を示す。この図１３の実施形態では、前述した発電装置２に加えて、補助部材１３０が設けられている。この補助部材１３０は、外部配管３５に取り付けられている。補助部材１３０は、流体をトルク発生面Ｔ１に案内しうる案内面１３２を有する。本実施形態では、この案内面１３２は、傾斜面である。この案内面１３２は、下方にいくほど回転軸Ｒ１に近づくように傾斜している。この案内面１３２は円錐凹面である。この案内面１３２は、周方向の全体に設けられている。この補助部材１３０は、単純な円筒形の外部配管３５と比較して、トルク発生面Ｔ１に衝突する液体の量又は圧力を増加させうる（図１３の２点鎖線矢印を参照）。補助部材１３０は、周方向の全体に設けられても良いし、周方向の一部に設けられても良い。発電効率を更に高める観点から、補助部材１３０は、周方向の全体に設けられるのがより好ましい。この補助部材１３０は、発電効率を向上させうる。
【００９７】
図１２及び図１３の実施形態は、発電効率を向上させうる。また、図１２及び図１３の実施形態は、発電効率を高めるための設計を容易としうる。よって、発電装置の小型化及び製造コストの低減に寄与しうる。
【００９８】
［回転軸Ｒ１の方向］
回転軸Ｒ１は、鉛直方向であってもよいし、鉛直方向に対して傾斜していてもよい。流体の重力エネルギーを効率良く回転エネルギーに変換する観点から、回転軸Ｒ１の方向は、鉛直方向に対して±２０度以内であるのが好ましく、±１０度以内であるのがより好ましい。
【００９９】
［液体］
上記流路を流れる液体として、上水、下水その他の排水、雨水等が挙げられる。排水として、家庭排水及び工場排水が例示される。家庭排水として、一戸建て住宅からの排水、集合住宅（マンション等）からの排水が例示される。水以外の液体も用いられうる。
【０１００】
液体は、清浄な上水でもよいし、下水等の排水でもよい。本発明では、異物、汚れ、藻等が付着しにくく、発電効率が維持されやすい。この観点から、本発明の発電装置は、これら異物等が付着しやすい環境で用いられるのが好ましい。この観点から、上記液体は、下水等の排水であるのが好ましい。また、前述の通り、この発電装置では、藻が発生しにくい。この観点から、この発電装置２は、藻が発生しやすい環境で使用されるのも好ましい。よって、この発電装置は、太陽光の当たる環境でも好適に用いられ得る。
【０１０１】
液体には、異物が混合していてもよい。この異物として、油、食物片、髪の毛、水アカ、鉄錆び等が例示される。これらの異物は、従来の発電装置においては、翼等に付着しやすい。この付着は、発電効率を低下させる。本発明の発電装置では、これらの異物は、上記トルク発生面に付着しにくい。よって、使用による発電効率の低下が抑制される。また、これらの異物がトルク発生面に衝突することで、発生するトルクが増大しうる。よって、異物を含む液体は、発電効率の向上に寄与しうる。
【０１０２】
［発電装置の設置場所］
本発明の発電装置は、流路を流れる液体を取り込める場所に設置される。この場所として、給水管、排水管、ホース、蛇口等が挙げられる。排水管として、戸建て住宅や集合住宅における生活排水の排水管、下水管、雨樋に接続された排水管等が挙げられる。本発明の発電装置は、小型化が可能なため、一戸建て住宅や集合住宅の排水管に好適に取り付けられ得る。また、この発電装置は、自然環境中で生じる液体の流れを利用することもできる。即ちこの発電装置は、河川、湖沼、滝、海等にも設置されうる。この発電装置は、例えばダム、排水溝等に設置されてもよい。
【０１０３】
本発明の発電装置は、液体（例えば水）を放出する装置に設置されてもよく、例えば、散水用のホース又はスプリンクラーに設置されてもよい。
【０１０４】
本発明の発電装置は、電気を必要とする給水装置と共に用いられても良い。この場合、発電装置によって得られた電気が、給水装置に供給されうる。この給水装置として、自動灌水タイマーを備えた灌水装置が例示される。乾電池式の灌水タイマーが市販されているが、本発明の発電装置により、乾電池が不要とされうる。
【０１０５】
本発明の発電装置は、更に蓄電池を備えていても良い。発電された電気が、蓄電池に蓄えられても良い。この蓄電池は、発電装置の内部に設けられてもよし、発電装置の外部に設けられても良い。
【０１０６】
［軸受］
上記軸受は限定されず、公知の軸受が用いられうる。上記軸受として、転がり軸受、すべり軸受、磁気軸受及び流体軸受が例示される。転がり軸受として、玉軸受、ころ軸受及び針軸受が例示される。ころ軸受として、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受等が挙げられる。汎用性及びコストの観点からは、転がり軸受が好ましく、玉軸受及びころ軸受がより好ましい。
【０１０７】
軸受の材質として、金属及び樹脂が例示される。この金属として、鋼が例示される。この鋼として、ステンレス鋼及び一般構造用鋼が例示される。耐久性とコストとを考慮すると、金属製の軸受が好ましい。
【０１０８】
［軸受の配置］
軸受の配置は、前述された発電装置２に記載された形態に限定されない。例えば、図１１に示す実施形態のように軸受が配置されてもよい。
【０１０９】
［発電機］
発電機は限定されず、公知の発電機が用いられうる。一般的な発電機は、永久磁石と導線とを有し、これら永久磁石又は導線が回転する。電磁誘導の法則により、この回転エネルギーが電気エネルギーに変換される。発電機は、直流発電機であってもよいし、交流発電機であってもよい。
【０１１０】
発電機の磁石の材質として、ネオジウムコバルトが好ましく用いられ得る。ネオジウムコバルトは磁力が強いため、発電効率を向上させうる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
以上説明された発電装置は、液体の流れを利用できる場所において用いられうる。
【符号の説明】
【０１１２】
２・・・発電装置
４・・・本体部
６・・・支持部
８・・・発電機
１０・・・管状体
１２・・・流路
１３・・・流路形成体の外面（管状体の外面）
１４・・・流路形成体の内面（管状体の内面）
２５・・・筐体
２６・・・軸受
３５・・・外部配管
３６・・・補助配管
Ｔ１・・・トルク発生面
Ｒ１・・・本体部の回転軸
Ｇ１・・・発電機の回転軸
Ｚ１・・・内面の中心軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸Ｒ１を中心とした回転が可能な本体部と、
上記回転が可能なように上記本体部を支持する支持部と、
上記本体部の回転エネルギーを電気エネルギーに変換しうる発電機とを備え、
上記本体部が流路形成体を有しており、
この流路形成体の内面が、流路を形成しており、
上記流路形成体の内面が、上記流路を流れる液体の衝突によって上記本体部の上記回転を生じさせるトルク発生面を有している発電装置。
【請求項２】
上記流路形成体が管状体であり、上記内面がこの管状体の内面である請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
上記流路形成体の上記内面において、上記トルク発生面とそれ以外の部分とが段差なく連続している請求項１又は２に記載の発電装置。
【請求項４】
上記トルク発生面が、上記回転軸Ｒ１に対して傾斜した傾斜面を有している請求項１から３のいずれかに記載の発電装置。
【請求項５】
上記流路の中心軸線Ｚ１が曲がっている請求項１から４のいずれかに記載の発電装置。
【請求項６】
上記回転軸Ｒ１が上記トルク発生面に交わっている請求項１から５のいずれかに記載の発電装置。
【請求項７】
上記回転軸Ｒ１に垂直な平面Ｐｈによる断面によって、上記トルク発生面が存在する位置での上記内面の断面線Ｌｘ１が定義されるとき、回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、この断面線Ｌｘ１は、一本の無端の線のみからなる請求項１から６のいずれかに記載の発電装置。
【請求項８】
上記回転軸Ｒ１に垂直な平面Ｐｈによる断面によって、上記トルク発生面の断面線Ｌｘ２が定義されるとき、上記回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、この断面線Ｌｘ２は、曲率半径が５ｍｍ以上の線のみからなる請求項１に記載の発電装置。
【請求項９】
上記本体部が管状体を有しており、
上記発電機が、上記本体部の上記回転軸Ｒ１と交わる位置に配置されており、
上記発電機の上記配置が可能となるように、上記管状体が曲げられている請求項１から８のいずれかに記載の発電装置
【請求項１０】
上記支持部が、筐体と、この筐体に取り付けられた軸受とを有しており、
上記軸受が、上記回転が可能なように上記本体部を支持しており、
上記筐体が、上記回転を阻害しない状態で上記本体部を覆っている請求項１から９のいずれかに記載の発電装置。
【請求項１】
回転軸Ｒ１を中心とした回転が可能な本体部と、
上記回転が可能なように上記本体部を支持する支持部と、
上記本体部の回転エネルギーを電気エネルギーに変換しうる発電機とを備え、
上記本体部が流路形成体を有しており、
この流路形成体の内面が、流路を形成しており、
上記流路形成体の内面が、上記流路を流れる液体の衝突によって上記本体部の上記回転を生じさせるトルク発生面を有している発電装置。
【請求項２】
上記流路形成体が管状体であり、上記内面がこの管状体の内面である請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
上記流路形成体の上記内面において、上記トルク発生面とそれ以外の部分とが段差なく連続している請求項１又は２に記載の発電装置。
【請求項４】
上記トルク発生面が、上記回転軸Ｒ１に対して傾斜した傾斜面を有している請求項１から３のいずれかに記載の発電装置。
【請求項５】
上記流路の中心軸線Ｚ１が曲がっている請求項１から４のいずれかに記載の発電装置。
【請求項６】
上記回転軸Ｒ１が上記トルク発生面に交わっている請求項１から５のいずれかに記載の発電装置。
【請求項７】
上記回転軸Ｒ１に垂直な平面Ｐｈによる断面によって、上記トルク発生面が存在する位置での上記内面の断面線Ｌｘ１が定義されるとき、回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、この断面線Ｌｘ１は、一本の無端の線のみからなる請求項１から６のいずれかに記載の発電装置。
【請求項８】
上記回転軸Ｒ１に垂直な平面Ｐｈによる断面によって、上記トルク発生面の断面線Ｌｘ２が定義されるとき、上記回転軸Ｒ１方向のあらゆる位置において、この断面線Ｌｘ２は、曲率半径が５ｍｍ以上の線のみからなる請求項１に記載の発電装置。
【請求項９】
上記本体部が管状体を有しており、
上記発電機が、上記本体部の上記回転軸Ｒ１と交わる位置に配置されており、
上記発電機の上記配置が可能となるように、上記管状体が曲げられている請求項１から８のいずれかに記載の発電装置
【請求項１０】
上記支持部が、筐体と、この筐体に取り付けられた軸受とを有しており、
上記軸受が、上記回転が可能なように上記本体部を支持しており、
上記筐体が、上記回転を阻害しない状態で上記本体部を覆っている請求項１から９のいずれかに記載の発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−７２７３（Ｐ２０１３−７２７３Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８５５４（Ｐ２０１１−１３８５５４）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（５９２２４３５５３）株式会社タカギ (31)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（５９２２４３５５３）株式会社タカギ (31)
【Ｆターム（参考）】
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