JP2004176635A - Fluid force power generating device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力や水力等の流体力の運動エネルギーを動力源として、回転体を回転させ、この回転力によって発電機を駆動して発電を行なう流体力発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、流体力発電装置としては、例えば、特許文献1(特開2002−147338号公報)に掲載された、風力による発電装置が知られている。
この流体力発電装置は、図7に示すように、流体としての風力によって回転させられる複数の羽根2を有した回転体1と、スタンド3に設置され回転体1の出力を増速する増速機構4と、スタンド3に設置され増速機構4の出力により発電を行なう発電機5とを備えている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−147338号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の流体力発電装置の原理のものを、例えば、水路などで水力用に使用する場合には、水路の水の流れをよく受け止めるために羽根部分をある程度大きくし、増速機構4及び発電機5を水路脇の陸部分に設置して用いるようにする。
【0005】
ところが、水路脇の陸部分には、増速機構4及び発電機5の2つの機械が設置されることになるので、それだけ、陸部分の設置スペースが大きくなり、陸部分の設置面積に制約がある場合には、実質的に設置ができなかったり、設置ができたとしても、邪魔になってしまうなどの支障が生じるという問題があった。
【0006】
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、回転体以外の部分の大きさを小さくできるようにし、この回転体以外の部分の設置スペースを減少させ、設置条件の制約の軽減を図った流体力発電装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の流体力発電装置は、流体によって回転させられる回転体と、該回転体の出力を増速する増速機構と、該増速機構の出力により発電を行なう発電機とを備えた流体力発電装置において、
上記発電機を上記回転体の内部に搭載した構成としている。
【0008】
これにより、発電機を本体内部に設けているので、回転体以外の部分の大きさを小さくでき、この回転体以外の部分の小型化が可能となり、それだけ、回転体以外の部分の設置スペースを減少させ、設置条件の制約の軽減を図ることができる。
【0009】
また、必要に応じ、上記回転体を中空状の空間を有した本体と、該本体の外側に設けられる複数の羽根と、上記本体の中心軸を軸心として本体に突設される管状の回転軸を備えて構成し、
上記増速機構を、上記回転軸に対して相対回転可能に挿通される出力軸と、上記回転軸及び回転軸間に設けられ出力軸の回転数を増加させるとともに該出力軸を回転軸に対して逆回転させるギヤ列機構とを備えて構成し、上記発電機を上記出力軸が回転源となる上記回転体の空間に収納して該回転体に固定して構成している。ギヤ列機構を用いるので、回転体内部に設けられる発電機を、確実に作動させることができる。
【0010】
更にまた、必要に応じ、上記本体の軸方向一端に上記回転軸を設け、該回転軸を機台に設けた支持体に軸支する一方、上記本体の軸方向他端に中心軸を軸心とし、機台に固定された支持軸に軸支される軸受け部を形成し、該支持軸に上記発電機で生成された電気を送電する配線を設けて構成している。回転体内部にある発電機からの電力の取り出しを、容易かつ確実に行なうことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る流体力発電装置について詳細に説明する。この実施の形態に係る流体力発電装置は、水路Sに設けられる水力用の装置である。
【0012】
図1に示すように、この流体力発電装置の基本的構成は、機台10と、流体によって回転させられる回転体20と、回転体20の出力を増速する増速機構30と、増速機構30の出力により発電を行なう発電機50とを備えてなる。
【0013】
機台10は、水路の両側に、一対設けられている。機台10の上には上記回転体20を支持する支持体11がそれぞれ設けられている。一方の機台10に設けられた支持体11(A)は、中空状のケース12であり、増速機構30が収納されている。
【0014】
図1及び図2に示すように、回転体20は、中空状の空間22を有した円柱状の本体21と、本体21の外側に設けられる複数の羽根23と、本体21の中心軸Pを軸心として本体21に突設される管状の回転軸24を備えている。回転軸24は、本体21の軸方向一端に設けられており、一方の機台10に設けた一方の支持体11(A)に軸受け13を介して軸支されている。また、本体21の軸方向他端には、本体21の中心軸Pを軸心とする軸受け部25が設けられており、この軸受け部25には、支持軸26が軸支されている。支持軸26は、他方の機台10に設けられた他方の支持体11(B)に固定されている。
【0015】
増速機構30は、回転軸24に対して相対回転可能に挿通される出力軸31と、回転軸24及び出力軸31間に設けられ、出力軸31の回転数を増加させるとともに出力軸31を回転軸24に対して逆回転させるギヤ列機構32とを備えている。
ギヤ列機構32は、図2及び図3に示すように、回転軸24の端部に設けられる第1ギヤ33と、第1ギヤ33と噛合される第2ギヤ34と、第1中間軸35を介して第2ギヤ34と連動する第3ギヤ36と、第3ギヤ36に噛合される第4ギヤ37と、第2中間軸38を介して第4ギヤ37と連動する第5ギヤ39と、第5ギヤ39に噛合し、出力軸31の端部に設けられる第6ギヤ40によって構成されている。また、各ギヤの歯数は、第1ギヤ33>第2ギヤ34,第3ギヤ36>第4ギヤ37,第5ギヤ39>第6ギヤ40になるように定められている。
【0016】
第1中間軸35の両端,第2中間軸38の両端及び出力軸31の一端は、軸受け41を介してケース12の内側に固定され、回転自在に設けられている。また、出力軸31はケース12の内側に固定されていない他端が発電機50に接続され、出力軸31が回転すると発電機50を作動させる。更に、出力軸31は、管状の回転軸24の内部を通り、回転軸24の内側に設けられる軸受け42によって軸心が同軸になるように固定され、回転軸24と出力軸31との相対回転を可能にしている。
【0017】
発電機50は、出力軸31が回転源となるように回転体20の空間22に収納され、回転体20に固定具51を介して固定されている。
【0018】
また、支持軸26には、発電機50で生成された電気を送電する配線59が設けられている。詳しくは、支持軸26は、管状の電流が流れる外管52と、その内部に設けられ、外管52と反対の極性の電流が流れる棒体53と、外管52と棒体53とを十分に絶縁させる絶縁体54とを備えている。また、回転体20の内側に固定される一対のブラシ55a,55bが、外管52及び棒体53に夫々摺接するように設けられている。そして、発電機50から延び、発電機50で発電された電圧を送り、互いに逆の極性の電流が流れる一対の電線56のいずれか一方がブラシ55aに接続され、他方がブラシ55bに接続されている。符号57は支持軸26の保護管、58は外管52及び棒体53に接続された出力用の電線である。
【0019】
従って、この流体力発電装置を水路Sに設置するときは、図4および図5に示すように、羽根23部分を水路へ設け、機台10,10を水路脇の陸部分に設置して用いるようにする。
この場合、発電機50が回転体20の本体21内部に設けられているので、回転体20以外の部分の大きさが小さくなっており、そのため、陸上部分の設置スペースを減少させることができ、設置条件の制約の軽減が図られる。
【0020】
また、この流体力発電装置を用いて発電させる時は、水力の運動エネルギーを羽根23に受け、回転体20を回転させる。回転体20が回転すると、回転軸24の端部に設けられる第1ギヤ33が回転を始め、これに噛合する第2ギヤ34が回転し、第2ギヤ34に連動する第3ギヤ36が回転し、第3ギヤ36に噛合する第4ギヤ37が回転し、第4ギヤ37と連動する第5ギヤ39が回転し、第5ギヤ39に噛合する第6ギヤ40が回転し、第6ギヤ40の軸心に設けられる出力軸31が回転する。
【0021】
出力軸31の回転によって、出力軸31が接続される発電機50が作動する。発電機50で発電された電流は、各電線56,ブラシ55a,55bから支持軸26の外管52及び棒体53を通り、電線58を介して回転体20の外部へ送られる。
この際、ギヤ列機構32の各ギヤの歯数を上記の条件で異ならせたので、出力軸31は、各ギヤに設けられる歯数の比の分だけ増速させられる。また、発電機50自体も回転体20と同方向に回転し、出力軸31に対して逆回転するので、この分、出力軸31は発電機50に対して相対的に増速させられる。これにより、回転体20の回転がある程度低速であっても発電が円滑に行なわれる。
【0022】
尚、上記実施の形態では、本装置を水路Sに設ける場合で説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、図4及び図6に示すように、川Rに一対のフロートFを係留し、このフロートF間に本装置を設けても良い。この場合、フロートF上に機台10を設置するが、機台10は回転体20に比較して小さいので、設置が容易になる。また、回転体20の長さや大きさを自由に変えて出力を調整することができ、極めて汎用性が良くなる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の流体力発電装置によれば、発電機を回転体に搭載したので、回転体以外の部分の大きさを小さくすることができるようになり、そのため、この回転体以外の部分の設置スペースを減少させ、設置条件の制約の軽減を図ることができる。
【0024】
また、回転体を中空状の空間を有した本体と、本体の外側に設けられる複数の羽根と、本体の中心軸を軸心として本体に突設される管状の回転軸を備えて構成し、増速機構を、回転軸に対して相対回転可能に挿通される出力軸と、回転軸及び回転軸間に設けられ出力軸の回転数を増加させるとともに出力軸を回転軸に対して逆回転させるギヤ列機構とを備えて構成し、発電機を出力軸が回転源となる回転体の空間に収納して回転体に固定した場合には、ギヤ列機構を用いるので、回転体内部に設けられる発電機を、確実に作動させることができる。
【0025】
更に、本体の軸方向一端に回転軸を設け、回転軸を機台に設けた支持体に軸支する一方、本体の軸方向他端に中心軸を軸心とし、機台に固定された支持軸に軸支される軸受け部を形成し、支持軸に発電機で生成された電気を送電する配線を設けた場合には、回転体内部にある発電機からの電力の取り出しを、容易かつ確実に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る流体力発電装置を示す側面断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る流体力発電装置の増速機構においてギヤ列機構を展開して示す拡大側面断面図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る流体力発電装置の増速機構においてギヤ列機構を示す正面図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る流体力発電装置の設置例を示す図である。
【図5】図4中、本発明の実施の形態に係る流体力発電装置を水路に設置した場合の拡大斜視図である。
【図6】図4中、本発明の実施の形態に係る流体力発電装置を川に設置した場合の拡大斜視図である。
【図7】従来の流体力発電装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
10 機台
11 支持体
12 ケース
20 回転体
21 本体
22 空間
23 羽根
24 回転軸
25 軸受け部
26 支持軸
30 増速機構
31 出力軸
32 ギヤ列機構
33 第1ギヤ
34 第2ギヤ
35 第1中間軸
36 第3ギヤ
37 第4ギヤ
38 第2中間軸
39 第5ギヤ
40 第6ギヤ
50 発電機
51 固定具
52 外管
53 棒体
54 絶縁体
55a ブラシ
55b ブラシ
56 電線
57 保護管
58 電線
59 配線
S 水路
R 川
F フロート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid power generation device that rotates a rotating body using kinetic energy of fluid power such as wind power or hydraulic power as a power source, and drives a generator with the rotation force to generate power.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, as a fluid power generator, for example, a wind power generator described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-147338) is known.
As shown in FIG. 7, the fluid power generator includes a rotating body 1 having a plurality of
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-147338
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when such a conventional fluid power generation device is used for hydropower in a water channel, for example, the blade portion is increased to some extent in order to receive the flow of water in the water channel, and the speed is increased. The
[0005]
However, since two machines, the speed-increasing
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and has been made to reduce the size of parts other than the rotating body, reduce the installation space of the parts other than the rotating body, and reduce the restrictions on the installation conditions. It is an object of the present invention to provide an intended fluid power generator.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a fluid power generator according to the present invention includes a rotating body rotated by a fluid, a speed increasing mechanism for increasing the output of the rotating body, and an electric power generator for generating power by an output of the speed increasing mechanism. A power generator comprising:
The generator is mounted inside the rotating body.
[0008]
As a result, since the generator is provided inside the main body, the size of the parts other than the rotating body can be reduced, and the size of the parts other than the rotating body can be reduced. It is possible to reduce the number and reduce the restrictions on the installation conditions.
[0009]
Also, if necessary, a main body having a hollow space for the rotating body, a plurality of blades provided outside the main body, and a tubular rotation protruding from the main body with the central axis of the main body as an axis. With a shaft,
The speed increasing mechanism, an output shaft that is inserted to be rotatable relative to the rotation shaft, and the rotation shaft and the rotation speed of the output shaft provided between the rotation shafts are increased, and the output shaft is moved relative to the rotation shaft. And a gear train mechanism for reverse rotation of the generator, and the generator is housed in the space of the rotating body whose output shaft is a rotation source and fixed to the rotating body. Since the gear train mechanism is used, the generator provided inside the rotating body can be reliably operated.
[0010]
Furthermore, if necessary, the rotating shaft is provided at one axial end of the main body, and the rotating shaft is supported by a support provided on the machine base. A bearing portion is formed to be supported by a support shaft fixed to the machine base, and a wire for transmitting electricity generated by the generator is provided on the support shaft. Electric power can be easily and reliably extracted from the generator inside the rotating body.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a fluid power generator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The fluid power generation device according to this embodiment is a device for hydraulic power provided in a water channel S.
[0012]
As shown in FIG. 1, the basic configuration of this fluid power generation device includes a
[0013]
The
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0015]
The
As shown in FIGS. 2 and 3, the
[0016]
Both ends of the first
[0017]
The generator 50 is housed in the
[0018]
Further, the
[0019]
Therefore, when this fluid power generation device is installed in the waterway S, as shown in FIGS. 4 and 5, the
In this case, since the generator 50 is provided inside the
[0020]
When power is generated using this fluid power generation device, the kinetic energy of hydraulic power is received by the
[0021]
The rotation of the
At this time, since the number of teeth of each gear of the
[0022]
In the above embodiment, the case where the present apparatus is provided in the waterway S has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this, and a pair of floats F are moored to the river R as shown in FIGS. 4 and 6. The present apparatus may be provided between the floats F. In this case, the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the fluid power generator of the present invention, since the generator is mounted on the rotating body, the size of the parts other than the rotating body can be reduced. The installation space of other parts can be reduced, and the restrictions on the installation conditions can be reduced.
[0024]
Further, the rotating body comprises a main body having a hollow space, a plurality of blades provided outside the main body, and a tubular rotating shaft projecting from the main body with the center axis of the main body as an axis, The speed increasing mechanism is provided between the rotation shaft and the output shaft that is inserted so as to be rotatable relative to the rotation shaft, and the rotation speed of the output shaft is increased between the rotation shaft and the output shaft is reversely rotated with respect to the rotation shaft. When the generator is housed in the space of the rotating body whose output shaft is a rotation source and fixed to the rotating body, the gear train mechanism is used, so the generator is provided inside the rotating body. The generator can be operated reliably.
[0025]
Further, a rotating shaft is provided at one end in the axial direction of the main body, and the rotating shaft is supported by a support provided on the machine base. If a bearing is formed on the shaft and wiring is provided on the support shaft to transmit electricity generated by the generator, it is easy and reliable to extract power from the generator inside the rotating body. Can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side cross-sectional view showing a fluid power generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged side sectional view showing a gear train mechanism in a speed increasing mechanism of the fluid power generation device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front view showing a gear train mechanism in the speed increasing mechanism of the fluid power generation device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an installation example of a fluid power generation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged perspective view of a case where the fluid power generation device according to the embodiment of the present invention is installed in a water channel in FIG.
FIG. 6 is an enlarged perspective view of a case where the fluid power generation device according to the embodiment of the present invention is installed in a river in FIG. 4;
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a conventional fluid power generation device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記発電機を上記回転体の内部に搭載したことを特徴とする流体力発電装置。In a fluid power generator including a rotating body rotated by a fluid, a speed increasing mechanism for increasing the output of the rotating body, and a generator for generating power by the output of the speed increasing mechanism,
A fluid power generator, wherein the generator is mounted inside the rotating body.
上記増速機構を、上記回転軸に該回転軸に対して相対回転可能に挿通される出力軸と、上記回転軸及び出力軸間に設けられ該出力軸の回転数を増加させるとともに該出力軸を回転軸に対して逆回転させるギヤ列機構とを備えて構成し、
上記発電機を、上記出力軸が回転源となるように上記回転体の空間に収納して該回転体に固定したことを特徴とする請求項1記載の流体力発電装置。The rotator includes a main body having a hollow space, a plurality of blades provided outside the main body, and a tubular rotary shaft protruding from the main body with the center axis of the main body as an axis. And
An output shaft that is inserted into the rotation shaft so as to be rotatable relative to the rotation shaft; and an output shaft that is provided between the rotation shaft and the output shaft to increase the rotation speed of the output shaft. And a gear train mechanism for reversely rotating the rotating shaft,
2. The fluid power generator according to claim 1, wherein the generator is housed in a space of the rotating body such that the output shaft serves as a rotating source and fixed to the rotating body.
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