JP2000240558A - 流量計測機能を備えた発電装置 - Google Patents

流量計測機能を備えた発電装置

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JP2000240558A
JP2000240558A JP11042902A JP4290299A JP2000240558A JP 2000240558 A JP2000240558 A JP 2000240558A JP 11042902 A JP11042902 A JP 11042902A JP 4290299 A JP4290299 A JP 4290299A JP 2000240558 A JP2000240558 A JP 2000240558A
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JP
Japan
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flow rate
impeller
energy
fluid
flow
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JP11042902A
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English (en)
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Toshihiro Kayahara
敏広 茅原
Kazuhiro Tateno
一博 舘野
Saburo Nakamura
三郎 中村
Yoshiyuki Fukuoka
好之 福岡
Hideo Furukawa
英夫 古川
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Miura Co Ltd
Miura Institute of Research and Development Co Ltd
Original Assignee
Miura Co Ltd
Miura Institute of Research and Development Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの装置により、発電と流量計測の両方を
行うことができるようにすることを目的としている。 【解決手段】 流体の流れにより回転する羽根車3と、
この羽根車3の回転エネルギーを電気エネルギーに変換
するエネルギー変換手段4と、このエネルギー変換手段
4からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出
手段6とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、流量計測機能を
備えた発電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】流体が流れるときのエネルギーを利用し
て電気エネルギーを発生させ、その電気エネルギーを機
器の駆動源として用いるために蓄電池に蓄えておくよう
にした発電装置がある。たとえば、自動水栓において
は、人間の手が蛇口に近づいたことをセンサが検知し、
開閉弁が自動的に開くようになっているが、その駆動源
となる電気エネルギーを、水が流れるときのエネルギー
を利用して発生させ、蓄電池に蓄えるようにしたものが
ある。水が流れるときのエネルギーにより羽根車が回転
し、羽根車の回転エネルギーが電気エネルギーに変換さ
れて取り出されるようになっている。
【0003】一方、流体の流量を計測するときには、流
量計が用いられる。流量計には、体積式流量計、流速式
(羽根車式)流量計、差圧式流量計、渦流量計等の種類
があり、計測対象や計測条件に応じて適宜選択される。
流体のエネルギーを利用した発電と、流体の流量計測の
両方を行う場合は、発電装置と流量計の両方が設けら
れ、それぞれの装置により行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、一つの装
置により、発電と流量計測の両方を行うことができるよ
うにすることを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、流体の流れにより回転する羽根車と、この羽根車の
回転エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー
変換手段と、このエネルギー変換手段からの信号に基づ
いて流体の流量を算出する流量算出手段とを備えたこと
を特徴としている。
【0006】請求項2に記載の発明は、前記流量算出手
段が、前記羽根車の回転数および発電時の負荷量から無
負荷時の回転数を求め、予め記憶しておいた無負荷時に
おける流量と回転数との関係に基づいて流体の流量を算
出する機能を備えたことを特徴としている。
【0007】さらに、請求項3に記載の発明は、前記流
量算出手段が、前記エネルギー変換手段からの交流電流
の周波数から前記羽根車の回転数を求め、前記交流電流
の電流値から前記負荷量を求める機能を備えたことを特
徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】この発明の発電装置は、流体の流
れにより回転する羽根車を備えている。前記羽根車は、
流体が流れる流路中に回転自在に設けられている。前記
羽根車の回転エネルギーは、エネルギー変換手段により
電気エネルギーに変換される。前記エネルギー変換手段
としては、たとえば前記羽根車の回転軸に磁石を設け、
この磁石の周囲に、鉄芯を備えたコイルを配置した構成
とし、電磁誘導により電気を発生させる。前記エネルギ
ー変換手段からの電気エネルギーは、蓄電手段に蓄えら
れる。前記蓄電手段としては、たとえば充電と放電の両
方が可能な蓄電池(二次電池)が用いられる。
【0009】この発明の発電装置は、前記エネルギー変
換手段からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量
算出手段を備えている。前記流量算出手段は、前記羽根
車の回転数から、予め記憶しておいた流量と回転数との
関係に基づいて流体の流量を算出する。その際、発電時
の負荷量に応じて流量と回転数との関係が変化するた
め、発電時の負荷量に応じて前記羽根車から得た回転数
の値を補正するようにしている。
【0010】具体的には、前記羽根車の回転数および発
電時の負荷量から無負荷時の回転数を求め、予め記憶し
ておいた無負荷時における流量と回転数との関係に基づ
いて流体の流量を算出する。前記羽根車の回転数は、前
記エネルギー変換手段からの交流電流の周波数から求
め、前記負荷量は、前記交流電流の電流値から求めるよ
うにする。
【0011】上述の構成によれば、一つの装置で、発電
と流量計測の両方を行うことができる。したがって、装
置の取付スペースを小さくすることができるとともに、
装置の取付作業の時間を短縮することができる。また、
発電装置と流量計の両方を設ける場合と比較して、製造
コストを低減することができるとともに、装置の保守管
理の面でも煩雑さを低減することができる。
【0012】この発明の発電装置は、軟水器等の水処理
装置に用いるのに好適である。たとえば、軟水器に用い
る場合は、蓄えた電気エネルギーを制御回路や弁機構の
駆動源として用い、また、通水量を計測することにより
イオン交換樹脂の残存能力を判定して、イオン交換樹脂
の再生時期や、再生に用いる塩水量を適正に制御するこ
とができる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の好適な実施例について、図
面に基づいて説明する。図1に、この発明の一実施例を
示す。流路1に、制御機器2および羽根車3が設けられ
ている。前記制御機器2としては、軟水器(図示省略)
の制御回路および弁機構が該当する。前記羽根車3は、
前記流路1中に回転自在に設けられており、前記流路1
中の流体の流れにより回転する。前記羽根車3の周囲に
は、エネルギー変換手段4が設けられている。このエネ
ルギー変換手段4は、前記羽根車3の回転エネルギー
を、電磁誘導を利用して電気エネルギーに変換する働き
をなす。
【0014】前記エネルギー変換手段4には、一対の第
一電気信号線5,5を介して流量算出手段6が接続され
ている。この流量算出手段6は、前記エネルギー変換手
段4からの信号に基づいて、前記流路1を流れる流体の
流量を算出する。算出された流量のデータは、前記流量
算出手段6から第二電気信号線7を介して前記制御機器
2へ送られる。
【0015】前記流量算出手段6には、一対の第三電気
信号線8,8を介して、蓄電手段9および前記制御機器
2が接続されている。前記蓄電手段9としては、充電と
放電の両方が可能な蓄電池(二次電池)が用いられてい
る。前記エネルギー変換手段4からの電気エネルギーが
前記蓄電手段9に蓄えられ、必要に応じて前記蓄電手段
9から前記制御機器2へ送られる。前記一対の第三電気
信号線8,8うちの一方の第三電気信号線8には、整流
器10が設けられている。
【0016】図2に、前記羽根車3および前記エネルギ
ー変換手段4の詳細を示す。本体11に蓋12が取り付
けられ、内部に流路1が形成されている。この流路1内
に、前記羽根車3がその両端を第一軸受13および第二
軸受14で軸支されて、回転自在に配置されている。前
記第一軸受13は、3つの支持部材15により(2つの
み図示)、前記本体11の内壁に固定されている。前記
第二軸受14は、前記蓋12に固定されている。前記羽
根車3の回転軸16の一端に羽根17が設けられ、他端
に磁石18が設けられている。この磁石18の周囲に、
鉄芯(図示省略)を備えたコイル19が配置されてい
る。
【0017】前記磁石18および前記コイル19によ
り、前記エネルギー変換手段4が構成されている。すな
わち、流体が流れると、前記羽根車3の回転に伴い前記
磁石18が回転し、前記コイル19中を通過する磁束が
変化して前記コイル19に電気エネルギーが発生するよ
うになっている。
【0018】図3に、前記流路1を流れる流体の流量と
前記羽根車3の回転数との関係を示す。図3に示す両者
の関係は、無負荷時,すなわち発生した電気エネルギー
が消費されていない状態のときを示しており、これらの
データは前記流量算出手段6に予め記憶されている。図
3に示した例では、流量が約7.5リットル/分になる
までは、前記羽根車3は回転しない。これは、前記磁石
18と前記コイル19中の鉄芯とが磁力により引き合っ
ているため、回転開始時においては、これに打ち勝つだ
けのエネルギーが必要なためである。回転し始めると、
7.5リットル/分以下の流量でも回転は継続される。
流量が約3.5リットル/分以下になると、回転が停止
する。
【0019】次に、流量の算出について説明する。前記
流量算出手段6内には、周波数検知手段(図示省略)お
よび電流検知手段(図示省略)が設けられており、前記
エネルギー変換手段4からの交流電流の周波数および電
流値が検出される。前記交流電流の周波数から、前記羽
根車3の回転数が求められる。発電時の負荷量(発生し
た電気エネルギーの消費量)により流量と回転数との関
係が変化するため、前記交流電流の電流値から求められ
た負荷量に応じて、前記羽根車3の回転数は無負荷時の
値に補正される。そして、図3に示される流量と回転数
との関係に基づいて、流量が求められる。
【0020】たとえば、前記交流電流の周波数より求め
た回転数が2000rpmであったとする。そして、前記
交流電流の電流値から負荷量に対応する回転数の低下分
を求めると1000rpmであったとする。そうすると、
無負荷時の回転数は3000rpmになる。図3を参照す
ると、回転数が3000rpmのときの流量は、9.7L
/minである。このような手順で流量が算出される。流
量は、瞬間流量として算出することもできるし、積算流
量として算出することもできる。積算流量として算出す
る場合は、単位時間(たとえば1秒)ごとに流量を算出
し、積算していく。
【0021】この発明を軟水器の発電装置に適用した場
合、前記制御機器2としての制御回路および弁機構は、
前記蓄電手段9に蓄えられた電気エネルギーによって駆
動される。また、前記制御機器2には、前記流量算出手
段6からの流量データが伝えられる。軟水器のイオン交
換樹脂は、通水量に比例してイオン交換能力が減少する
ので、前記流量データに基づいてイオン交換樹脂の残存
能力が判定され、イオン交換樹脂の再生時期や再生に用
いる塩水量が適正に制御される。
【0022】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、一つの
装置で、発電と流量計測の両方を行うことができる。し
たがって、装置の取付スペースを小さくすることができ
るとともに、装置の取付作業の時間を短縮することがで
きる。また、発電装置と流量計の両方を設ける場合と比
較して、製造コストを低減することができるとともに、
装置の保守管理の面でも煩雑さを低減することができ
る。請求項2および請求項3に記載の発明によれば、発
電時の負荷量が変化しても、正確な流量を算出すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す説明図である。
【図2】この発明における羽根車およびエネルギー変換
手段の一実施例を示す縦断面図である。
【図3】この発明における、無負荷時の流量と回転数と
の関係の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
3 羽根車 4 エネルギー変換手段 6 流量算出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 三郎 愛媛県松山市堀江町7番地 三浦工業株式 会社内 (72)発明者 福岡 好之 愛媛県松山市堀江町7番地 三浦工業株式 会社内 (72)発明者 古川 英夫 愛媛県松山市堀江町7番地 株式会社三浦 研究所内 Fターム(参考) 2F030 CE04 CE06 CG01 3H074 AA12 AA20 BB09 BB19 BB30 CC11 CC43 5H607 BB01 CC01 CC07 FF04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体の流れにより回転する羽根車3と、
    この羽根車3の回転エネルギーを電気エネルギーに変換
    するエネルギー変換手段4と、このエネルギー変換手段
    4からの信号に基づいて流体の流量を算出する流量算出
    手段6とを備えたことを特徴とする流量計測機能を備え
    た発電装置。
  2. 【請求項2】 前記流量算出手段6が、前記羽根車3の
    回転数および発電時の負荷量から無負荷時の回転数を求
    め、予め記憶しておいた無負荷時における流量と回転数
    との関係に基づいて流体の流量を算出する機能を備えた
    ことを特徴とする請求項1に記載の流量計測機能を備え
    た発電装置。
  3. 【請求項3】 前記流量算出手段6が、前記エネルギー
    変換手段4からの交流電流の周波数から前記羽根車3の
    回転数を求め、前記交流電流の電流値から前記負荷量を
    求める機能を備えたことを特徴とする請求項2に記載の
    流量計測機能を備えた発電装置。
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