CN102444533B - 自然能量复合取得装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自然能量复合取得装置。该自然能量复合取得装置至少能够有效利用水源以便能够经常或充分利用水力发电装置。在所述自然能量复合取得装置中，在构成水力发电装置的箱体上竖立设置有支承柱，在支承柱的上端部设置有球体型太阳光发电装置，在靠近支承柱的上端部的部位旋转自如地安装有风力发电装置。该风力发电装置具有：旋转反射镜，其截面为碗状或倒伞形状，将太阳光发电装置的下半球部分的周围包围并使太阳光照射到该太阳光发电装置；传动齿轮，其为筒状，设置在旋转反射镜的中央部并外嵌合于所述支承柱；风力发电机，其具有与传动齿轮啮合的从动齿轮且经由支承部件固定于支承柱。

Description

自然能量复合取得装置

技术领域

本发明涉及将水力发电装置、太阳光发电装置和风力发电装置组合在一起的自然能量复合取得装置。

背景技术

在专利文献1中记载有如下内容，即，将风力发电装置和水力发电装置组合并使所述水力发电装置的运动作为对风力发电装置进行辅助的风力辅助装置，但其并未记载在上述发电装置中组合太阳光发电装置的内容。

另一方面，在专利文献2中，与本发明同样地，公开有将水力发电装置、太阳光发电装置和风力发电装置组合在一起的自然能量复合取得装置。由于在仅利用各种可再生能源的一种的情况下不能提高利用效率，因此，该专利文献2的公知发明的目的在于提供一种即使在无风或弱风的天气情况下也能够有效利用可再生能源的能量转换复合系统，作为其解决方式，所述能量转换复合系统“由气球型太阳光发电装置和水力发电装置构成，其中所述气球型太阳光发电装置具有气球和设置于该气球表面的片状太阳能电池，所述水力发电装置具有沿所述气球的周围配置的雨水管、利用自该雨水管流下的雨水而旋转的水轮机、以及通过该水轮机的旋转进行发电的发电机”。

但是，该专利文献2的问题点在于：必须将气球放到高空；由于利用雨水，故不能充分利用水力发电装置；由于仅在气球的表面贴上片状太阳能电池，故不能提高太阳光发电装置的能力；等等。

专利文献1：日本特开2010-174878号公报

专利文献2：日本特开2009-174403号公报

发明内容

本发明的所希望的目的在于利用三种自然能量来谋求增大发电量。第二目的在于：即使在雨天、无风、微风等天气情况下，只要存在河流、湖水、蓄水池等水源，则至少能够有效利用水源以便能够经常或充分利用水力发电装置。第三目的在于以简单结构来谋求提高太阳光发电装置的发电能力。第四目的在于至少能够容易地将水力发电装置和太阳光发电装置进行组合。第五目的在于根据实施例对风力发电装置的起动进行辅助。

在本发明的自然能量复合取得装置中，在构成水力发电装置的箱体上竖立设置有支承柱，在该支承柱的上端部设置有球体型的太阳光发电装置，进而，在靠近支承柱的上端部的部位旋转自如地安装有风力发电装置，该风力发电装置具有：旋转反射镜，其截面为碗状或倒伞形状，将所述太阳光发电装置的下半球部分的周围包围并使太阳光照射到该太阳光发电装置；传动齿轮，其为筒状，设置在该旋转反射镜的中央部并外嵌合于所述支承柱；风力发电机，其具有与该传动齿轮啮合的从动齿轮且经由支承部件固定于所述支承柱。

根据本发明的方案而具有如下效果：

(a)能够利用三种自然能量谋求增大发电量。尤其是，即便在雨天、无风等天气情况下，只要存在河流、湖水、蓄水池等水源，则至少能够有效利用水源以便能够经常或充分利用水力发电装置。

(b)由于太阳光发电装置为球体型，并且风力发电装置具有截面为碗状或倒伞形状的旋转反射镜，该旋转反射镜将该太阳光发电装置的下半球部分的周围包围并使太阳光照射到该太阳光发电装置，因此，能够以简单构造来谋求提高太阳光发电装置的发电能力。

(c)第二方面的发明至少能够容易地将水力发电装置和太阳光发电装置进行组合。

(d)第三方面的发明能够利用自然能量解决第一实施方式的问题点即旋转反射镜进行旋转时的“起始风速(发电开始所需要的风速)”。

附图说明

图1至图6是表示本发明第一实施方式的各说明图，图7至图10是表示本发明第二实施方式的各说明图，其中：

图1是表示本发明第一实施方式的概念图；

图2是主要部分的立体图；

图3是表示主要部分(太阳光发电装置和风力发电装置之间的关系)的局部简略剖面说明图；

图4是主要部分的分解立体图；

图5是表示第一实施方式的照射形态的一例的说明图；

图6是水力发电装置1的纵剖面概略说明图；

图7是表示本发明第二实施方式的概念图；

图8是主要部分的立体图；

图9是表示主要部分的局部简略剖面说明图；

图10是主要部分的分解立体图。

附图标记说明

X自然能量复合取得装置、1水力发电装置、2混凝土基台、R水路、2a支承台部分、2b支承腕、3箱体、4轴承、5水轮机、6水平轴(主轴)、7增速装置、8齿轮系、9驱动轴、10水力发电机、12固定筒、13支承柱、14外螺纹部、15太阳光发电装置、15a下半球部分、15b上半球部分、16球体、17太阳光发电元件、18轴承、21风力发电装置、21a叶片、22旋转反射镜、23筒状传动齿轮、24从动齿轮、25支承部件、26风力发电机、30、30A蓄电装置、31风力辅助装置、32控制盘、33控制部、34风力传感器、35支承部件、36风力辅助电机、37驱动齿轮。

具体实施方式

(1)环境部件

图1是表示本发明第一实施方式的概念图。在该图中，附图标记1表示水力发电装置、15表示太阳光发电装置、21表示风力发电装置。

本发明是将水力发电装置1、太阳光发电装置15及风力发电装置21组合而成的自然能量复合取得装置X，其中所述水力发电装置1具有：水轮机、具备支承台功能的箱体、水力用增速装置及水力发电机；所述太阳光发电装置15为球体型太阳光发电装置，在竖立设置于该水力发电装置1的所述箱体的支承柱的上端部固定或可旋转地设置；所述风力发电装置21旋转自如地设置于靠近所述支承柱的上端部的部位。

另外，附图标记30是多条电线L1、L2、L3等连接的蓄电装置。另外，附图标记R是在河流的一部分或上游侧具有落差的水路，表示水流朝箭头所示方向流动。

(2)水力发电装置1

图2是主要部分的立体图、图6是水力发电装置1的纵剖面概略说明图。首先，参照这些图来说明水力发电装置1的构成。在表示实施方式的一例的图6中，在混凝土基台2的局部形成具有台阶的凹槽状的水路R。在本实施例中，自未图示的河流、湖水、蓄水池、大的水槽等水源，向混凝土基台2的水路R引导所需的水。当然也可以将混凝土基台2以使其上端部自水面突出的方式设置于未图示的河流中。

另外，附图标记2a、2a是凹槽状混凝土基台2左右的支承台部分，在宽度较宽的一侧(在图6中为右侧)的支承台部分2a的顶面，固定地设置箱体3。附图标记2b、2b是以规定间隔离开而呈对置状态地设置于左右支承台部分的顶面的左右一对支承腕，在所述支承腕2b、2b的上端部组装有轴承(滚珠轴承)4、4。

附图标记5为单台或多台水轮机，在本实施例中，在支承于所述支承腕2b、2b的轴承4、4的水平轴6上，并列设置有例如两台水轮机。当然，水轮机5也可以对应水路R的宽度而并列设置多台例如三台、四台或五台等。附图标记7为内装于箱体3的水力用增速装置，该增速装置由设置于与水轮机5的水平轴(主轴)6一侧的突出端部连接的未标注附图标记的输入轴的多级齿轮系8构成，水力发电机10的驱动轴9与所述齿轮系8的最终齿轮的输出轴连接。

(3)太阳光发电装置15

接着，如图1或图2所示，太阳光发电装置15经由筒状固定筒12和管状的支承柱13而设置，其中该筒状固定筒12固定于水力发电装置1的具有支承台功能的箱体3的上壁3a，该支承柱13的下端部插入该筒状固定筒12内。

在表示实施方式的一例的图3中，太阳光发电装置15由球体16和多个太阳光发电元件17构成，其中，所述球体16在下半球部分的中央部具有未标注附图标记的内螺纹部且该球体16的顶面为大致扁平状，所述太阳光发电元件17为片状或曲面状并贴在该球体16的下半球部分15a及上半球部分15b。

太阳光发电元件17既可以是以一枚为制造单位元件的元件，或者也可以是将多枚制造单位元件呈矩阵状排列而成的面板状的元件。在本实施例中，使用片状、平板状及曲面状的各元件。

附带说一下，平板状的元件贴在球体16的扁平状部分，曲面状的元件贴在其余的曲面部分。作为太阳光发电元件，可以例举作为太阳能电池而众所周知或者公知的元件、例如进行光电转换的半导体材料为单晶硅、多晶硅、无定形硅、无定形SiC、无定形SiGe等的硅类元件、GeAs、InP、CdS、CdTe等二元系化合物半导体类元件、CuInSe2等三元系化合物半导体类元件、金属酞菁、酞菁等有机化合物半导体类元件，进而可以例举将上述半导体材料的层设为多层构造的元件等。

(4)风力发电装置21

风力发电装置21经由轴承18旋转自如地安装于靠近支承柱13的台阶状上端部的部位。例如如图3所示，轴承18由固定侧轴承18a和可动侧轴承18b构成，其中所述固定侧轴承18a固定在靠近支承柱13的台阶状上端部的部位，所述可动侧轴承18b固定地设置于在旋转反射镜的中央部底面固定地突出设置的筒状的传动齿轮23的下端部。

该风力发电装置21具有：旋转反射镜22，其截面为碗状或倒伞形状，将太阳光发电装置15的下半球部分15a周围包围并且使太阳光照射到该太阳光发电装置15；筒状的传动齿轮23，其设置于该旋转反射镜22的中央部并外嵌合于靠近所述支承柱的台阶状上端部的部位；风力发电机26，其在输入轴上具有与该传动齿轮23啮合的从动齿轮24并经由支承部件25固定于所述支承柱13。另外，附图标记21a、21a表示自旋转反射镜22的外表面呈放射状突出的多片叶片。

(5)作用

首先，水力发电装置1的水轮机5利用在水路R流动的水的作用力(水力)而旋转。众所周知，承接水轮机5的水力而产生的动力(功率)由水路R的落差和水量来确定，因此优选考虑来自水源的水量、水路R的落差、水轮机5的形态/构造、水轮机5的水平轴6的架设位置等条件，在利用规定的计算式算出动力后进行实施。

接下来，当水轮机5旋转时，该旋转经由水轮机5的水平轴6及增速装置7传递至水力发电机10的驱动轴9。其结果是，水力发电机10根据上述各条件、增速装置7的增幅等有效发电，由该发电而产生的电力利用电线L3输送到蓄电装置、电力设施等30。

接着，太阳光发电装置15的太阳光发电元件17的上半球部分15b成为太阳光直接照射的第一受光面，另一方面，其下半球部分15a成为接收自风力发电装置21的旋转反射镜22反射的照射(反射)光的第二受光面，至少在出太阳时，球体型太阳光发电装置15能够大幅提高发电能力。而且，由该发电而产生的电力与利用水力发电装置1进行的发电同样地，利用电线L2输送到蓄电装置、电力设施等30。

接着，若多片叶片21a、21a受到所需风力作用，则风力发电装置21的旋转反射镜22经由轴承18进行旋转。在本实施例中，虽存在若没有“起始风速(发电开始所需要的风速)”则旋转反射镜22不旋转的问题，但只要存在所需风力即可旋转。

于是，在旋转反射镜22旋转时，筒状传动齿轮23也同方向旋转，因此，经由从动齿轮24及未标注附图标记的输入轴使风力发电机26进行发电。接着，由该发电而产生的电力与利用水力发电装置1等进行的发电同样地，利用电线L1输送到蓄电装置、电力设施等30。

另外，在本实施例中，支承柱13的下端部插入并固定于箱体3的固定筒12，并且，在该支承柱13的上端部形成有外螺纹部14，该外螺纹部14拧合于太阳光发电装置15的球体16的底面中央部的未标注附图标记的内螺纹部，因此，至少水力发电装置1和风力发电装置21的组合容易。

【实施例】

在第一实施方式中，在旋转反射镜22的中央部附近，形成有多个未标注附图标记的小孔以防止雨水积存于该旋转反射镜22内。而且，旋转反射镜22的形状在不脱离本发明的目的的范围内能够任意地进行设计变更。

接着，在该栏中说明其他实施方式。另外，在说明其他实施方式时，对于与第一实施方式相同的部分，标注同一附图标记而省略重复说明。图7至图10是表示本发明的第二实施方式的各说明图。在该第二实施方式中，与所述第一实施方式的主要不同之处在于：(a)发明的课题增加了如下课题，即解决第一实施方式所存在的问题即旋转反射镜22旋转时的“起始风速(发电开始所需要的风速)”；(b)作为其解决方式，设置了风力辅助装置31，在处于起始风速时即开始起风而使风力发电装置21起动时，该风力辅助装置31提供代替开始发电所需要的风速的动力(功率)，以便能够使旋转反射镜22容易地进行旋转。

于是，所述风力辅助装置31具有：控制部33，其内装于在该风力辅助装置31、蓄电装置等附近设置的盒状控制盘32内且具有将处理检测信号所需的程序存储的存储功能、计时功能等的IC；风力传感器34，其为单个或多个且竖立设置于所述控制盘32的上壁；蓄电装置30A，在该风力传感器34检测到所需风力时，该蓄电装置30A自所述控制部33接收控制信号；带离合器功能的风力辅助电机36，其经由电线L4与该蓄电装置30A连接且经由支承部件35固定于支承柱13。设置于所述风力辅助电机36的输出轴的驱动齿轮37与旋转反射镜22的筒状传动齿轮23啮合。

在该第二实施方式中，虽未特别图示检测信号、控制信号等的流程图，但例如在风力传感器34旋转时，该旋转以超过存储部的第一基准值为条件进行控制，以便自蓄电装置30A向带离合器功能的风力辅助电机36供电，而且，所述旋转以将第一基准值持续维持规定时间为条件进行控制，以便朝消除构成所述离合器功能的离合器板的摩擦的方向移动并且停止所述供电。

上述的自然能量复合取得装置X1具有利用蓄积于蓄电装置30A的电力使旋转反射镜22处于可旋转状态的风力辅助装置31，因此，在风力发电装置21起动时进行辅助。

虽然本发明第二实施方式的风力辅助装置31是利用蓄积于蓄电装置30A的电力使旋转反射镜22处于可旋转状态的辅助装置，但通过如下构成也可以实现，即在箱体3上或箱体3附近增设利用未图示的水力的水力发电装置侧的风力辅助装置，将自该风力辅助装置获得的动力(功率)例如经由包含差动齿轮装置的齿轮箱传递至外嵌合于支承柱13的旋转柱(利用发明)。

工业实用性

本发明应用在考虑地球环境而利用自然能量的发电领域。

Claims (3)

1.一种自然能量复合取得装置，其特征在于，在构成水力发电装置的箱体上竖立设置有支承柱，在该支承柱的上端部设置有球体型的太阳光发电装置，进而，在靠近支承柱的上端部的部位旋转自如地安装有风力发电装置，该风力发电装置具有：旋转反射镜，其截面为碗状或倒伞形状，将所述太阳光发电装置的下半球部分的周围包围并使太阳光照射到该太阳光发电装置；传动齿轮，其为筒状，设置在该旋转反射镜的中央部并外嵌合于所述支承柱；风力发电机，其具有与该传动齿轮啮合的从动齿轮且经由支承部件固定于所述支承柱。

2.如权利要求1所述的自然能量复合取得装置，其特征在于，支承柱的下端部插入固定于箱体的固定筒，并且，在该支承柱的上端部形成有外螺纹部，该外螺纹部拧合于太阳光发电装置的球体的底面中央部。

3.如权利要求1所述的自然能量复合取得装置，其特征在于，所述自然能量复合取得装置还具有风力辅助装置，构成该风力辅助装置的风力辅助电机经由支承部件固定于支承柱，并且，设置于该风力辅助电机的输出轴的驱动齿轮与旋转反射镜的筒状传动齿轮啮合。