JP2004340111A

JP2004340111A - Hydraulic power generating device

Info

Publication number: JP2004340111A
Application number: JP2003140958A
Authority: JP
Inventors: Yukinobu Yumita; 行宣弓田; Eidai Kumagai; 英大熊谷
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-19
Also published as: JP4317388B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydraulic power generating device which materializes reduction of cost and delivery time by making an opening area of an ejection port changeable without major design changes. <P>SOLUTION: In the hydraulic power generating device, water flowing thereinside from a fluid inlet 12 passes through a headrace 27 and is ejected toward blades of a water turbine for power generation in a turbine chamber 50 from ejection ports 221, 222, 223, 224, thereby rotating the water turbine for power generation. The ejection ports 221, 222, 223, 224 are formed so as to sheathe with a cover a groove provided to a case body 1. The cover is provided with a rib for adjusting an opening area of the ejection port in accordance with specifications. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛇口から射出される水道水などの流れを利用して水力発電を行う水力発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蛇口の下方位置に手を差し出したとき、それをセンサが感知すると、蛇口から水を自動的に流すように構成した自動水栓装置が普及しつつある。また、近年、水道水の流路の途中位置に小型の水力発電装置を設けるとともに、この水力発電装置によって得た電力を蓄え、この電力を自動水栓装置のセンサ回路に供給する装置も案出されている。
【０００３】
この種の水力発電装置としては、従来、流体入口から流体出口までの間に水車室を備えた流路を構成する本体ケースと、この本体ケースの上面を覆うカバーとを有し、本体ケースの上面に形成された溝によって、本体ケースとカバーとの間には、水車室内の発電用水車の羽根に向けて流体を高速で射出させる射出口を設けたものが案出されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような水力発電装置では、射出口から水車室内の発電用水車の羽根に向けて流体を高速で射出させるため、少ない流量でも効率よく発電用水車を回転させることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−８１３６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この種の水力発電装置は、様々な状況下で使用されるという性質上、様々な仕様のものが求められる。例えば、水路抵抗や流量が異なれば、発電量も変化するため、その使用状況に応じて、発電用水車の羽根に高速で射出するための射出口の大きさを変更する必要がある。しかしながら、その仕様毎に本体ケースを製作したのでは、本体ケースを製作するための金型代に多大な費用が発生するとともに、短納期に対応することができないという問題点がある。
【０００７】
以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、大幅な設計変更しなくても、射出口の開口面積を変更可能にして、低コスト化および短納期化を達成可能な水力発電装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、流体入口から流体出口までの間に水車室を備えた流路を構成するケース本体と、該ケース本体の上面を覆うカバーと、前記水車室に配置された発電用水車と、該発電用水車に連動して回転するロータマグネットとを有する水力発電装置において、前記ケース本体と前記カバーとの間には、前記ケース本体および前記カバーのうちの一方側部材における他方側部材との対向面に形成された溝によって前記発電用水車の羽根に向けて流体を高速で射出させる射出口が形成されている一方、前記他方側部材における前記一方側部材との対向面には、前記溝内に入り込んで前記射出口の開口面積を調節する突起が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、２つの部材の一方に形成した溝によって射出口を形成したことを利用して、他方の部材には、溝内に入り込んで射出口の開口面積を調節する突起を形成したことを特徴とする。従って、本発明では、設計変更が容易、あるいは金型代の安価な方の部材において、突起を形成するか否か、あるいは突起をどのようなサイズで形成するかによって、射出口の開口面積を調整することができる。それ故、射出口を設計変更しなくても、射出口の開口面積を調整できるので、水力発電装置の低コスト化および短納期化を達成することができる。
【００１０】
本発明において、前記射出口を構成する溝は、前記ケース本体の上面に形成されている一方、前記突起は、前記カバーの下面に形成されていることが好ましい。すなわち、ケース本体およびカバーのうち、設計変更が容易で、金型代が安価なゆえに部品コストの安価なカバーの方に突起を形成した場合には、突起のないカバー、突起の有するカバー、突起のサイズが異なるカバーのうちのいずれを用いるかによって、射出口の開口面積を調整でき、水力発電装置のさらなる低コスト化および短納期化を図ることができる。
【００１１】
本発明において、前記本体ケースと前記カバーとの間には、前記本体ケースの上面に形成された環状凹部によって前記水車室の上方位置を囲む環状の導水路が形成され、前記射出口は、前記導水路から前記発電用水車の羽根に向かって複数、形成されている一方、前記カバーには、前記射出口の開口面積を調節する前記突起が複数、形成されていることが好ましい。このように構成した場合には、発電用水車の羽根に対して複数箇所から流体を噴射するので、発電効率が向上する。この場合も、カバーに複数の突起を設けるだけで、複数の射出口の各々について開口面積を調整することができる。
【００１２】
本発明において、前記複数の突起には、突出寸法の異なる複数の突起が含まれていることが好ましい。射出口を複数、形成した場合には、導水路との位置関係などによって、射出口から噴射される流体速度がばらつくことがあるが、このような場合でも、複数の突起に大小をつければ、各射出口から噴射される流体速度がばらつきを解消して発電効率を高めることができるなどの利点がある。
【００１３】
本発明において、前記流体は、蛇口から射出される水である。このような水力発電装置は、例えば、自動水栓装置のセンサなどに対して電力を供給するために用いられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
（全体構成）
図１は、本発明を適用した小型の水力発電装置の平面図である。図２は、図１の矢印ＩＩ方向からみた側面図である。図３は、図１に示す水力発電装置の縦断面図である。
【００１６】
図１、図２および図３に示すように、本形態の水力発電装置１００は、流体入口１２、流体出口１３、および流路１１０を備えた本体ケース１と、本体ケース１に形成された水車室５０と、水車室５０の中心位置で直立する支軸７と、この支軸７に対して回転可能に支持された回転体４と、この回転体４に被さるように本体ケース１に取り付けられたステンレス製のカップ状ケース５と、このカップ状ケース５の円筒部５５の外周側に配置されたステータ部６と、このステータ部６に被さるように本体ケース１に取り付けられた樹脂ケース９とから構成されている。後述するように、回転体４には、その中央に支軸７が嵌る軸孔４１（軸受）が形成されているとともに、その下端側に発電用水車３が構成され、上半部の外周面にはロータマグネット２が固着されている。
【００１７】
本形態では、本体ケース１に支軸７の下端部を圧入固定した後、環状のカバー１５を取り付け、しかる後に支軸７に対して回転体４を取り付け、次に、シール用のＯリング８を嵌め込んだカップ状ケース５を本体ケース１に圧入し、次に、カップ状ケース５の円筒部５５の周りにステータ部６を取り付け、次に、このステータ部６に被さるように本体ケース１に樹脂ケース９を取り付けた構造になっている。また、本体ケース１の水車室２０を覆う円環状のカバー１５によって、図５を参照して後述するように、発電用水車３に対して半径方向の外側から水を吹き付ける注水部３０が構成されている。
【００１８】
（本体ケースおよびカバーの構成）
図４および図５はそれぞれ、図１に示す水力発電装置に用いた本体ケースの平面図、および断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図３に示す水力発電装置において、本体ケースとともに射出口を構成するカバーの底面図、および断面図である。
【００１９】
本形態の水力発電装置１００において、本体ケース１は、本体部１１と、この本体部１１から両側に各々突出している筒状の流体入口１２および流体出口１３とを備えている。本体部１１の内部には、流体入口１２の側で立ち上がって水車室５０を区画する注水用壁２０１が形成され、この注水用壁２０１と、本体部１１の内壁とによって水車室５０が構成されている。
【００２０】
水車室５０において、その底部には、支軸７の下端を保持する軸受け孔１１２が形成されている。この軸受け孔１１２は、水車室５０の底部に形成されたボス５１の上面に形成され、支軸７に回転体４を取り付けた状態において、発電用水車３の下方位置には、回転体４において発電用水車３の下方に突き出た突起４２の高さ寸法と、ボス５１の高さ寸法とを合わせた高さ寸法の排出空間２５が形成されている。
【００２１】
注水部３０は、流体入口１２から流れ込んできた水の流路１１０を絞り、水の勢いを強くして発電用水車３の羽根に吹き付けてぶつけるためのものである。
【００２２】
このような注水部３０を構成するにあたって、本形態では、まず、図４および図５に示すように、本体ケース１において、水車室５０の周りには、２つの環状面１８、１９が段差を介して形成されている。これらの環状面１８、１９のうち、内側の環状面１８には環状凹部２６が形成され、その内側で、水車室５０を区画する側壁の上方には、周方向に延びた５つの注水用壁２０１、２０２、２０３、２０４、２０５が形成されることにより、本体ケース１とカバー１５との間には、水車室５０の上方位置を囲む環状の導水路２７が構成されている。ここで、環状凹部２６は、注水用壁２０１の外周側に位置する部分が流体入口１２と連通している。
【００２３】
このように構成した環状面１８に対しては、図６に示す円環状のカバー１５が被せられる。このカバー１５の内径寸法は、水車室５０の内径と同じであり、このカバー１５の外径寸法は、２つの環状面１８、１９を構成する段差の内径よりわずかに小さい。従って、カバー１５はその内周部分が、周方向に延びた５つの注水用壁２０１、２０２、２０３、２０４、２０５の上面に載置され、その外周部分が環状面１８上に載置される。
【００２４】
ここで、注水用壁２０１、２０２、２０３、２０４、２０５の上面には、細い溝２０６が形成されている一方、カバー１５には、各溝２０６に嵌る突起１５６が形成されている。このため、本体ケース１にカバー１５を被せた状態で突起１５６が溝２０６に嵌ることにより、カバー１５と、注水壁２０１、２０２、２０３、２０４、２０５との隙間からの水漏れを防止している。
【００２５】
また、カバー１５を注水用壁２０１、２０２、２０３、２０４、２０５の上面に載置した状態において、カバー１５は導水路２７の上を覆うとともに、注水用壁２０１、２０２、２０３、２０４、２０５の狭い溝状の途切れ部分によって、水車室５０の内周面で開口する複数の射出口２２１、２２２、２２３、２２４を構成することになる。射出口２２１、２２２、２２３、２２４は、水車室５０に配置された発電用水車３の周りで開口し、本体ケース１の流体入口１２から流れ込んだ水を発電用水車３の半径方向外側から、図７を参照して後述する羽根３１に向けて水を射出する。
【００２６】
さらに、本形態では、カバー１５の下面のうち、射出口２２１、２２２、２２３、２２４に対応する部分には、それぞれ対応する射出口２２１、２２２、２２３、２２４に入り込んで射出口２２１、２２２、２２３、２２４の開口面積を調整するリブ２２１ａ、２２２ａ、２２３ａ、２２４ａ（突起）が形成されている。
【００２７】
また、本形態では、リブ２２１ａ、２２２ａ、２２３ａ、２２４ａは、その突出寸法により、射出口２２１、２２２、２２３、２２４の開口面積がそれぞれ調節されている。すなわち、図６（Ｂ）に示すように、４つの射出口２２１、２２２、２２３、２２４のうち、流量が多い射出口２２１、２２４に対応するリブ２２１ａ、２２４ａについては突出寸法を小さくして、射出口２２１、２２４の開口面積を大きくし、流量が少ない射出口２２２、２２３に対応するリブ２２２ａ、２２３ａについては突出寸法を大きくして、射出口２２２、２２３の開口面積を小さくしてある。それ故、射出口２２１、２２２、２２３、２２４において、水は、略等しい流速で羽根３１に向けて吹き付けられる。
【００２８】
なお、カバー１５には、下方に１枚の板状部１５１が延びており、この板状部１５１は、図３に示すように、発電用水車３の周りのうち、水車室５０と流体出口１３との連通部分１３１において発電用水車３の側方を覆った状態となる。
【００２９】
（発電部の構成）
再び図３において、本体ケース１にカバー１５を取り付けた状態においてカバー１５の上面には凹部１４が形成されるので、そこにカップ状ケース５の下面側が嵌めこまれる。カップ状ケース５は、中央の円筒部５５の下端縁から外周側にフランジ部が広がり、かつ、フランジ部は、外周側が上方に屈曲した後、外側に折れ曲がっていることにより、下面側には環状部分５６が形成され、この環状部分５６が凹部１４にはめ込まれている。この際、環状部分５６の外周部分と凹部１６との間にＯリング８が配置され、ここでの液密が確保されている。このカップ状ケース５において、円筒部５５の上面には、支軸７の上端部を支持する軸受部分５２が形成されている。
【００３０】
このようにして本体ケース１に被せられたカップ状ケース５の円筒部５５に対しては、環状に構成されたステータ部６が装着される。ステータ部６は、軸方向に重ねて配置された２つの相６０１、６０２で構成されている。各相６０１、６０２は、それぞれ外ヨーク６１と、この外ヨーク６１に一体的に形成された外極歯６１１と、内ヨーク６２と、この内ヨーク６２に一体的に形成された内極歯６２１と、コイルボビンに巻回されたコイル６３とを備えている。コイル６３の巻き始め部分および巻き終わり部分は、それぞれ端子部６４に接続されている。
【００３１】
このような構成のステータ部６をカップ状ケース５の円筒部５５の外側部分に嵌めこんだ状態で、ステータ部６の各極歯６１１、６２１と、回転体４に装着されているロータマグネット２との間には磁束が流れている。従って、発電用水車３とともに、回転体４全体が回転すると、この磁束の流れの変化が生じ、この流れの変化を防止する方向にコイル６３に誘起電圧が発生する。この誘起電圧は、端子部６４から取り出される。このような形で取り出された誘起電圧は、回路により直流に変換され、所定の回路（図示省略）を通して整流され電池に充電される。
【００３２】
また、ステータ部６を覆うように樹脂ケース９が被せられ、この樹脂ケース９は、カップ状ケース５とともに本体ケース１に対してねじ１０によって固定される。この樹脂ケース９には、図２および図３に示すように、端子部６４を覆うフード部９１が形成されている。このフード部９１には、端子部６４に一方端が接続されたリード線６５の他端側を外部へ引き出すための引き出し部９２が形成されている。この引き出し部９２には、外部とステータ部６とを封止するシール剤（図示せず）が充填され、外部から引き出し部９２を通ってステータ部６へ水が浸入するのを防止する構造になっている。
【００３３】
（発電用水車の構成）
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、図３に示す水力発電装置に用いた回転体の一部を切り欠いて示す側面図、平面図、および底面図である。
【００３４】
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、発電用水車３は、回転体４の下端部に形成された胴部３３と、この胴部から放射状に形成された羽根３１とから構成されている。胴部３３は、軸孔４１を構成する円筒状の小筒部３３１と、この小筒部３３１より径の大きい大筒部３３２と、両筒部３３１、３３２を連結した骨部３３３とから形成されている。なお、両筒部３３１、３３２の間は軸方向に貫通し、このような貫通部分３３４によって水車室５０において水を循環させ、回転体４（発電用水車３）の回転を滑らかにする。
【００３５】
羽根３１は、各射出口２２１、２２２、２２３、２２４から射出される水の圧力を受けやすいように途中部分が湾曲している。このため、発電用水車３は、流体入口１２から流れ込んだ水が各射出口２２１、２２２、２２３、２２４で絞られて圧力を高められた状態で羽根３１に勢い良くぶつかり、その水力で支軸７を回転中心として回転するようになっている。
【００３６】
回転体４において、その上半部分にはロータマグネット２が嵌めこまれ、このロータマグネット２の外周面には多極着磁がなされている。
【００３７】
このように構成した水力発電装置１００において、以下に説明するように、流体入口１２から流れ込んだ水は、流体入口１２から流体出口１３までの間に水車室５０を備える流路１１０（図３に矢印Ａで示す）を通って発電に寄与する。
【００３８】
まず、水力発電装置１００において、流体入口１２から流れ込んだ水は、注水用壁２０１にぶつかって上方に流れ、本体ケース１の環状面１８とカバー１５と間において、凹部２６からなる導水路２７を通って各射出口２２１、２２２、２２３、２２４から水車室５０の発電用水車３の羽根３１に射出される。その結果、発電用水車３が回転する。発電用水車３を回し終えた水は、下方に形成されている排出空間２５に落下し、そこから流体出口１３に向かう。
【００３９】
（本形態の効果）
以上説明したように、本形態では、本体ケース１とカバー１５との間に射出口２２１、２２２、２２３、２２４を形成したことを利用して、カバー１５の方には、射出口２２１、２２２、２２３、２２４の開口面積を調節するリブ２２１ａ、２２２ａ、２２３ａ、２２４ａを形成してある。従って、本体ケース１を作り直さなくても、カバー１５にリブを形成するか否か、あるいはリブをどのようなサイズで形成するかによって、射出口２２１、２２２、２２３、２２４の開口面積を調整することができる。従って、射出口２２１、２２２、２２３、２２４を設計変更しなくても、その開口面積を調整できるので、水力発電装置１００の低コスト化および短納期化を達成することができる。しかも、本形態では、設計変更が容易、かつ、金型代が安価なカバー１５の方にリブ２２１ａ、２２２ａ、２２３ａ、２２４ａを形成したので、リブのないカバー、リブの有するカバー、リブのサイズが異なるカバーを準備しておき、そのうちのいずれを用いるかによって、射出口２２１、２２２、２２３、２２４の開口面積を調整できるため、水力発電装置１００の低コスト化および短納期化に有利である。
【００４０】
また、本形態では、４つの射出口２２１、２２２、２２３、２２４のうち、流量が多い射出口２２１、２２４に対応するリブ２２１ａ、２２４ａについては突出寸法を小さくして、射出口２２１、２２４の開口面積を大きくする一方、流量が少ない射出口２２２、２２３に対応するリブ２２２ａ、２２３ａについては突出寸法を大きくして、射出口２２２、２２３の開口面積を小さくしてあるため、射出口２２１、２２２、２２３、２２４の各々から、略等しい流速で羽根３１に水が吹き付けられる。しかも、対称位置にある射出口２２１、２２４同士、および射出口２２２、２２３同士については、同一の開口面積にしてあるので、発電用水車３を均等に回すことができる。それ故、水路全体の水路抵抗を抑えながら、発電量を上げることができる。
【００４１】
［その他の実施の形態］
なお、上記形態では、射出口２２１、２２２、２２３、２２４に向けて突出するリブ２２１ａ、２２２ａ、２２３ａ、２２４ａの突出寸法を相違させたが、全てのリブにおいて突出寸法を同一としてもよい。
【００４２】
また、上記形態では、本体ケース１の方に射出口を構成する溝を形成し、カバー１５の方に、溝内に入り込んで射出口の開口面積を調節する突起を形成したが、カバー１５に射出口を構成する溝を形成し、本体ケース１の方に、溝内に入り込んで射出口の開口面積を調節する突起を形成してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る水力発電装置では、２つの部材の一方に形成した溝によって射出口を形成したことを利用して、他方の部材には、溝内に入り込んで射出口の開口面積を調節する突起を形成したことを特徴とする。従って、本発明では、設計変更が容易、あるいは金型代の安価な方の部材において、突起を形成するか否か、あるいは突起をどのようなサイズで形成するかによって、射出口の開口面積を調整することができる。従って、射出口を設計変更しなくても、射出口の開口面積を調整できるので、水力発電装置の低コスト化および短納期化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した小型水力発電装置の平面図である。
【図２】図１の矢印ＩＩ方向からみた側面図である。
【図３】図１に示す小型水力発電装置の縦断面図である。
【図４】図１に示す小型水力発電装置に用いた本体ケースの断面図である。
【図５】図１に示す小型水力発電装置に用いた本体ケースの平面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、図１に示す小型水力発電装置において、本体ケースと一緒に射出口を構成するカバーの底面図、および断面図である。
【図７】図１に示す小型水力発電装置に用いた回転体の一部を切り欠いて示す側面図、平面図、および底面図である。
【符号の説明】
１本体ケース
２マグネット
３発電用水車
４回転体
５カップ状ケース
６ステータ部
７支軸
１１本体部
１２流体入口
１３流体出口
１５カバー
１８、１９環状面
２５排出空間
２６溝状凹部
２７導水路
３０注水部
３１羽根
５０水車室
６３コイル
１００水力発電装置
１１０発電用の流路
２０１、２０２、２０３、２０４、２０５注水用壁
２２１、２２２、２２３、２２４射出口
２２１ａ、２２２ａ、２２３ａ、２２４ａリブ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydraulic power generation device that performs hydroelectric power generation using a flow of tap water or the like emitted from a faucet.
[0002]
[Prior art]
Automatic faucets configured to automatically drain water from the faucet when a sensor senses when a hand is put out to a position below the faucet are becoming widespread. In recent years, a small hydroelectric generator has been provided in the middle of the flow path of tap water, and a device that stores the electric power obtained by the hydroelectric generator and supplies the electric power to the sensor circuit of the automatic faucet device has been devised. Have been.
[0003]
Conventionally, this type of hydroelectric power generator has a main body case that forms a flow path having a water turbine chamber between a fluid inlet and a fluid outlet, and a cover that covers an upper surface of the main body case. With the groove formed on the upper surface, one provided with an injection port for injecting fluid at high speed toward the blades of the turbine for power generation in the water turbine room between the main body case and the cover has been proposed (for example, Patent Document 1).
[0004]
In such a hydroelectric power generator, since the fluid is ejected at high speed from the injection port toward the blades of the turbine for power generation in the water turbine room, the turbine for power generation can be efficiently rotated even with a small flow rate.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-81361
[Problems to be solved by the invention]
This type of hydroelectric generator is required to have various specifications due to its property of being used in various situations. For example, if the channel resistance and the flow rate are different, the amount of power generation also changes. Therefore, it is necessary to change the size of the injection port for high-speed injection to the blades of the water turbine for power generation according to the usage. However, if the main body case is manufactured for each specification, there is a problem that a large cost is required for a die for manufacturing the main body case, and a short delivery time cannot be accommodated.
[0007]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a hydroelectric power generation device that can change the opening area of an injection port without significant design change and can achieve low cost and short delivery time. It is in.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, a case main body constituting a flow path including a water turbine chamber from a fluid inlet to a fluid outlet, a cover covering an upper surface of the case main body, In the hydraulic power generator having a power generation turbine and a rotor magnet that rotates in conjunction with the power generation turbine, one side member of the case body and the cover is provided between the case body and the cover. An injection port for injecting fluid at high speed toward the blades of the water turbine for power generation is formed by a groove formed on a surface facing the other side member in the above, while the other side member faces the one side member. A projection is formed on the surface to adjust the opening area of the injection port by entering the groove.
[0009]
That is, using the fact that the injection port is formed by the groove formed in one of the two members, a protrusion is formed on the other member to enter the groove and adjust the opening area of the injection port. I do. Therefore, in the present invention, the opening area of the injection port is determined by whether or not the projection is formed, or the size of the projection, in the member which is easy to change the design or inexpensive mold cost. Can be adjusted. Therefore, since the opening area of the injection port can be adjusted without changing the design of the injection port, it is possible to achieve a low cost and a short delivery time of the hydroelectric power generator.
[0010]
In the present invention, it is preferable that a groove forming the injection port is formed on an upper surface of the case body, while the protrusion is formed on a lower surface of the cover. That is, in the case body and the cover, when the projection is formed on the cover whose component cost is low because the design is easy and the mold cost is low, the cover without the projection, the cover having the projection, The opening area of the injection port can be adjusted depending on which one of the covers having different sizes is used, and the cost and delivery time of the hydroelectric power generator can be further reduced.
[0011]
In the present invention, between the main body case and the cover, an annular water passage surrounding an upper position of the water turbine chamber is formed by an annular concave portion formed on an upper surface of the main body case, and the injection port is provided with the injection port, It is preferable that a plurality of protrusions for adjusting the opening area of the outlet are formed on the cover, while a plurality of protrusions are formed from the headrace channel toward the blades of the power generation turbine. In the case of such a configuration, the fluid is injected from a plurality of locations to the blades of the power generation turbine, so that the power generation efficiency is improved. Also in this case, the opening area can be adjusted for each of the plurality of injection ports only by providing the plurality of projections on the cover.
[0012]
In the present invention, it is preferable that the plurality of protrusions include a plurality of protrusions having different protrusion dimensions. When a plurality of injection ports are formed, the velocity of fluid ejected from the injection ports may vary depending on the positional relationship with the headrace channel and the like, but even in such a case, if a plurality of projections are given a magnitude, There is an advantage that the speed of fluid ejected from each injection port can be eliminated and the power generation efficiency can be increased.
[0013]
In the present invention, the fluid is water ejected from a tap. Such a hydroelectric generator is used, for example, to supply electric power to a sensor or the like of an automatic faucet device.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
(overall structure)
FIG. 1 is a plan view of a small hydroelectric generator to which the present invention is applied. FIG. 2 is a side view as seen from the direction of arrow II in FIG. FIG. 3 is a vertical sectional view of the hydroelectric power generator shown in FIG.
[0016]
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, a hydraulic power generator 100 according to the present embodiment includes a main body case 1 having a fluid inlet 12, a fluid outlet 13, and a flow path 110, and a water wheel formed in the main body case 1. A chamber 50, a support shaft 7 standing upright at a center position of the water turbine room 50, a rotating body 4 rotatably supported on the support shaft 7, and attached to the main body case 1 so as to cover the rotating body 4. A cup-shaped case 5 made of stainless steel, a stator 6 disposed on the outer peripheral side of a cylindrical portion 55 of the cup-shaped case 5, and a resin case 9 attached to the main body case 1 so as to cover the stator 6. It is composed of As will be described later, the rotating body 4 is formed with a shaft hole 41 (bearing) in the center of which the support shaft 7 fits, and the power generating turbine 3 is formed at the lower end thereof. Has a rotor magnet 2 fixed thereto.
[0017]
In this embodiment, after the lower end of the support shaft 7 is press-fitted and fixed to the main body case 1, the annular cover 15 is attached, and then the rotating body 4 is attached to the support shaft 7. The cup-shaped case 5 into which the is fitted is pressed into the main body case 1, and then the stator 6 is attached around the cylindrical portion 55 of the cup-shaped case 5. And a resin case 9 attached thereto. In addition, the annular cover 15 that covers the water turbine chamber 20 of the main body case 1 forms a water injection unit 30 that sprays water from the outside in the radial direction to the power generation turbine 3 as described later with reference to FIG. ing.
[0018]
(Configuration of body case and cover)
4 and 5 are a plan view and a cross-sectional view, respectively, of the main body case used in the hydroelectric power generator shown in FIG. FIGS. 6A and 6B are a bottom view and a cross-sectional view, respectively, of a cover constituting an injection port together with a main body case in the hydraulic power generator shown in FIG.
[0019]
In the hydroelectric power generator 100 according to the present embodiment, the main body case 1 includes a main body 11 and cylindrical fluid inlets 12 and fluid outlets 13 protruding from both sides of the main body 11. Inside the main body 11, a water injection wall 201 that rises up on the side of the fluid inlet 12 and partitions the water turbine room 50 is formed. The water injection wall 201 and the inner wall of the main body 11 constitute the water turbine room 50. ing.
[0020]
In the water turbine room 50, a bearing hole 112 for holding the lower end of the support shaft 7 is formed at the bottom. The bearing hole 112 is formed on the upper surface of the boss 51 formed at the bottom of the water turbine chamber 50, and in a state where the rotating body 4 is attached to the support shaft 7, the rotating body 4 is located below the power generating turbine 3. A discharge space 25 having a height corresponding to the height of the projection 42 protruding below the water turbine 3 and the height of the boss 51 is formed.
[0021]
The water injection unit 30 is for narrowing the flow path 110 of the water flowing from the fluid inlet 12 to increase the momentum of the water and spraying the water on the blades of the water turbine 3 for power generation.
[0022]
In constructing such a water injection section 30, in the present embodiment, first, as shown in FIGS. 4 and 5, in the main body case 1, the two annular surfaces 18 and 19 have a step around the water turbine room 50. Is formed through. Among these annular surfaces 18, 19, an annular concave portion 26 is formed in the inner annular surface 18, and five water injection walls extending in the circumferential direction are formed inside the annular concave portion 26 above the side wall defining the water turbine room 50. By forming 201, 202, 203, 204 and 205, an annular water conduit 27 surrounding the position above the water turbine room 50 is formed between the main body case 1 and the cover 15. Here, the portion of the annular concave portion 26 located on the outer peripheral side of the water injection wall 201 communicates with the fluid inlet 12.
[0023]
An annular cover 15 shown in FIG. 6 is put on the annular surface 18 configured as described above. The inner diameter of the cover 15 is the same as the inner diameter of the water turbine chamber 50, and the outer diameter of the cover 15 is slightly smaller than the inner diameter of the step forming the two annular surfaces 18 and 19. Accordingly, the inner peripheral portion of the cover 15 is mounted on the upper surfaces of the five water injection walls 201, 202, 203, 204, and 205 extending in the circumferential direction, and the outer peripheral portion is mounted on the annular surface 18. .
[0024]
Here, a thin groove 206 is formed on the upper surface of the water injection walls 201, 202, 203, 204, 205, while a protrusion 156 that fits into each groove 206 is formed on the cover 15. For this reason, the protrusion 156 fits into the groove 206 in a state where the cover 15 is put on the main body case 1, thereby preventing water leakage from the gap between the cover 15 and the water injection walls 201, 202, 203, 204, and 205. I have.
[0025]
Further, in a state where the cover 15 is placed on the upper surface of the water injection walls 201, 202, 203, 204, 205, the cover 15 covers the water conduit 27 and the water injection walls 201, 202, 203, 204, 205. The plurality of injection ports 221, 222, 223, and 224 that are opened on the inner peripheral surface of the water turbine chamber 50 are constituted by the narrow groove-shaped discontinuous portions. The injection ports 221, 222, 223, and 224 are opened around the power generation turbine 3 arranged in the water turbine room 50, and the water flowing from the fluid inlet 12 of the main body case 1 is discharged from the radial outside of the power generation turbine 3. Water is injected toward a blade 31 described later with reference to FIG.
[0026]
Further, in the present embodiment, portions of the lower surface of the cover 15 corresponding to the emission ports 221, 222, 223, and 224 enter the corresponding emission ports 221, 222, 223, and 224, respectively, and Ribs 221a, 222a, 223a, 224a (projections) for adjusting the opening areas of 223, 224 are formed.
[0027]
Further, in the present embodiment, the opening areas of the outlets 221, 222, 223, and 224 of the ribs 221 a, 222 a, 223 a, and 224 a are respectively adjusted by the protrusion dimensions. That is, as shown in FIG. 6B, of the four outlets 221, 222, 223, and 224, the protrusion dimensions of the ribs 221a and 224a corresponding to the outlets 221 and 224 with a large flow rate are reduced, The opening area of the injection ports 221 and 224 is increased, and the protrusion dimensions of the ribs 222a and 223a corresponding to the injection ports 222 and 223 with a small flow rate are increased, and the opening area of the injection ports 222 and 223 is reduced. Therefore, at the outlets 221, 222, 223, and 224, water is sprayed toward the blade 31 at substantially equal flow rates.
[0028]
In addition, one plate-shaped portion 151 extends downward from the cover 15, and the plate-shaped portion 151, as shown in FIG. The portion 131 communicating with the power turbine 13 covers the side of the water turbine 3 for power generation.
[0029]
(Configuration of power generation unit)
Referring again to FIG. 3, when the cover 15 is attached to the main body case 1, the concave portion 14 is formed on the upper surface of the cover 15, and the lower surface side of the cup-shaped case 5 is fitted therein. The cup-shaped case 5 has a flange portion extending from the lower end edge of the central cylindrical portion 55 to the outer peripheral side, and the flange portion is bent outwardly after the outer peripheral side is bent upward, so that the lower surface side is annular. A portion 56 is formed, which is fitted in the recess 14. At this time, the O-ring 8 is disposed between the outer peripheral portion of the annular portion 56 and the concave portion 16 to ensure liquid tightness here. In the cup-shaped case 5, a bearing portion 52 that supports the upper end of the support shaft 7 is formed on the upper surface of the cylindrical portion 55.
[0030]
The annular stator portion 6 is mounted on the cylindrical portion 55 of the cup-shaped case 5 covered on the main body case 1 in this manner. The stator section 6 is composed of two phases 601 and 602 that are arranged to overlap in the axial direction. Each of the phases 601 and 602 includes an outer yoke 61, outer pole teeth 611 formed integrally with the outer yoke 61, an inner yoke 62, and inner pole teeth 621 formed integrally with the inner yoke 62. And a coil 63 wound around a coil bobbin. The winding start portion and the winding end portion of the coil 63 are connected to the terminal portions 64, respectively.
[0031]
In a state where the stator portion 6 having such a configuration is fitted on the outer portion of the cylindrical portion 55 of the cup-shaped case 5, the respective pole teeth 611 and 621 of the stator portion 6 and the rotor magnet 2 mounted on the rotating body 4. And a magnetic flux flows between them. Accordingly, when the entire rotating body 4 rotates together with the water turbine 3 for power generation, a change in the flow of the magnetic flux occurs, and an induced voltage is generated in the coil 63 in a direction to prevent the change in the flow. This induced voltage is extracted from the terminal portion 64. The induced voltage extracted in such a manner is converted into direct current by a circuit, rectified through a predetermined circuit (not shown), and charged into the battery.
[0032]
Further, a resin case 9 is covered so as to cover the stator portion 6, and the resin case 9 is fixed together with the cup-shaped case 5 to the main body case 1 by screws 10. As shown in FIGS. 2 and 3, a hood portion 91 that covers the terminal portion 64 is formed in the resin case 9. The hood portion 91 is formed with a lead portion 92 for drawing out the other end of the lead wire 65 having one end connected to the terminal portion 64 to the outside. The drawer portion 92 is filled with a sealing agent (not shown) for sealing the outside and the stator portion 6 to prevent water from entering the stator portion 6 from the outside through the drawer portion 92. Has become.
[0033]
(Structure of turbine for power generation)
FIGS. 7A, 7B, and 7C are a side view, a plan view, and a bottom view, respectively, showing a part of a rotating body used in the hydroelectric generator shown in FIG.
[0034]
As shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C, the power generating water turbine 3 includes a body 33 formed at the lower end of the rotating body 4 and blades 31 formed radially from the body. It is composed of The body portion 33 is formed of a cylindrical small tube portion 331 constituting the shaft hole 41, a large tube portion 332 having a diameter larger than the small tube portion 331, and a bone portion 333 connecting the both tube portions 331 and 332. ing. In addition, it penetrates in the axial direction between both cylinder parts 331, 332, and water is circulated in water turbine room 50 by such a penetration part 334, and rotation of rotating body 4 (water turbine 3 for power generation) is made smooth.
[0035]
The blade 31 has a curved portion in the middle so as to be easily subjected to the pressure of the water ejected from each of the ejection ports 221, 222, 223 and 224. For this reason, the water turbine for power generation 3 vigorously hits the blades 31 in a state where the water flowing from the fluid inlet 12 is squeezed at the respective injection ports 221, 222, 223 and 224 and the pressure is increased, and the hydraulic power causes the spindle to rotate. 7 rotates around the center of rotation.
[0036]
The rotor magnet 2 is fitted into the upper half of the rotating body 4, and the outer peripheral surface of the rotor magnet 2 is multipolar magnetized.
[0037]
In the hydroelectric generator 100 configured as described above, as described below, the water flowing from the fluid inlet 12 flows through the flow channel 110 including the water turbine chamber 50 between the fluid inlet 12 and the fluid outlet 13 (see FIG. 3). (Indicated by an arrow A).
[0038]
First, in the hydraulic power generation device 100, water flowing from the fluid inlet 12 hits the water injection wall 201 and flows upward, and the water passage 27 including the concave portion 26 is formed between the annular surface 18 of the main body case 1 and the cover 15. Through the outlets 221, 222, 223, and 224, the water is injected to the blades 31 of the power generation turbine 3 in the water turbine room 50. As a result, the power generation turbine 3 rotates. The water that has finished turning the power generation turbine 3 falls into a discharge space 25 formed below, and flows toward the fluid outlet 13 therefrom.
[0039]
(Effect of this embodiment)
As described above, in the present embodiment, the ejection ports 221, 222, 223, and 224 are formed between the main body case 1 and the cover 15, and the ejection ports 221 and 222 are provided in the cover 15. , 223 and 224 are formed with ribs 221a, 222a, 223a and 224a for adjusting the opening area. Therefore, the opening areas of the injection ports 221, 222, 223, and 224 are adjusted depending on whether or not the ribs are formed on the cover 15 or what size the ribs are formed without rebuilding the main body case 1. be able to. Therefore, since the opening area can be adjusted without changing the design of the injection ports 221, 222, 223, and 224, the cost and delivery time of the hydroelectric power generator 100 can be reduced. Moreover, in this embodiment, the ribs 221a, 222a, 223a, and 224a are formed on the cover 15 where the design can be easily changed and the mold cost is inexpensive. Are prepared, and the opening areas of the injection ports 221, 222, 223, and 224 can be adjusted depending on which cover is used, which is advantageous for reducing the cost and shortening the delivery time of the hydroelectric power generator 100. .
[0040]
Further, in the present embodiment, of the four outlets 221, 222, 223, and 224, the protrusion dimensions of the ribs 221a and 224a corresponding to the outlets 221 and 224 with a large flow rate are reduced, and While the opening area is increased, the ribs 222a and 223a corresponding to the injection ports 222 and 223 with a small flow rate are increased in the projection size and the opening area of the injection ports 222 and 223 is reduced. Water is blown from each of 222, 223, and 224 to blade 31 at a substantially equal flow rate. Moreover, since the outlets 221 and 224 and the outlets 222 and 223 at the symmetrical positions have the same opening area, the power generation turbine 3 can be evenly rotated. Therefore, the amount of power generation can be increased while suppressing the channel resistance of the entire channel.
[0041]
[Other embodiments]
In the above-described embodiment, the ribs 221a, 222a, 223a, and 224a that project toward the injection ports 221, 222, 223, and 224 have different protrusion dimensions. However, the protrusion dimensions of all the ribs may be the same.
[0042]
Further, in the above embodiment, the groove that forms the injection port is formed on the body case 1, and the projection that enters the groove and adjusts the opening area of the injection port is formed on the cover 15. A groove that forms the injection port may be formed, and a projection that enters the groove and adjusts the opening area of the injection port may be formed in the body case 1.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, in the hydroelectric power generation device according to the present invention, by utilizing the fact that the injection port is formed by the groove formed in one of the two members, the other member enters the groove to form the injection port. A protrusion for adjusting the opening area is formed. Therefore, in the present invention, the opening area of the injection port is determined by whether the projection is formed or the size of the projection in the member that is easy to change the design or inexpensive mold cost. Can be adjusted. Therefore, since the opening area of the injection port can be adjusted without changing the design of the injection port, it is possible to reduce the cost and delivery time of the hydroelectric power generator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a small hydroelectric power generator to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a side view as seen from the direction of arrow II in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the small hydroelectric power generator shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main body case used in the small hydroelectric generator shown in FIG.
FIG. 5 is a plan view of a main body case used in the small hydroelectric generator shown in FIG.
FIGS. 6A and 6B are a bottom view and a cross-sectional view of a cover constituting an injection port together with a main body case in the small hydroelectric generator shown in FIG.
FIG. 7 is a side view, a plan view, and a bottom view of the rotating body used in the small hydroelectric generator shown in FIG. 1 with a part cut away.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body case 2 Magnet 3 Power generation turbine 4 Rotating body 5 Cup-shaped case 6 Stator part 7 Support shaft 11 Main body part 12 Fluid inlet 13 Fluid outlet 15 Cover 18, 19 Annular surface 25 Drainage space 26 Groove-shaped recess 27 Water conduit 30 Water injection Part 31 Blade 50 Water turbine room 63 Coil 100 Hydroelectric generator 110 Flow paths 201, 202, 203, 204, 205 for power generation Walls 221, 222, 223, 224 for water injection Outlets 221a, 222a, 223a, 224a Ribs

Claims

A case main body constituting a flow path having a water turbine chamber between the fluid inlet and the fluid outlet, a cover covering an upper surface of the case main body, a water turbine for power generation arranged in the water turbine chamber, and a water turbine for power generation. In a hydroelectric power generator having a rotor magnet that rotates in conjunction with
Between the case body and the cover, a fluid formed at a high speed toward the blades of the water turbine for power generation by a groove formed on a surface of one of the case body and the cover facing the other member. An injection port for injection is formed, and a projection for entering the groove and adjusting an opening area of the injection port is formed on a surface of the other side member facing the one side member. A hydroelectric generator characterized by the following.

The hydraulic power generator according to claim 1, wherein the groove forming the injection port is formed on an upper surface of the case main body, while the protrusion is formed on a lower surface of the cover.

In claim 2, between the main body case and the cover, an annular water passage surrounding an upper position of the water turbine chamber is formed by an annular concave portion formed on an upper surface of the main body case,
A plurality of the outlets are formed from the headrace channel toward the blades of the water turbine for power generation, while a plurality of the protrusions for adjusting the opening area of the outlet are formed on the cover. A hydroelectric generator characterized by the following.

The hydraulic power generator according to claim 3, wherein the plurality of protrusions include a plurality of protrusions having different protrusion dimensions.

The hydraulic power generation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the fluid is water injected from a faucet.