JP2005292941A - 家庭用給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水道の未利用エネルギを有効利用する家庭用給電装置を提供することである。
【解決手段】
家庭用給電装置において、水道管（９）内の水流を回転力に変える水車（１）と、この回転力を利用して発電する発電機（２）とから構成する発電手段と、前記発電電力を蓄電するキャパシタ（４）と、購入電力線（７）からの電力消費を検出する電力消費検出器（６）と、前記電力消費があったとき、前記キャパシタから購入電力線に電力を供給するコントローラ（８）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャパシタを用いた家庭用給電装置に関する。

太陽光や風力などの自然エネルギーを利用して自家発電し、購入電力を節約する家庭用給電装置がある。

家庭用給電装置には、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
特開２００３−７０２９７号公報

しかし、太陽光発電では昼間のみ、風力発電では風のあるときにしか発電できず、十分な蓄電量を得るのは難しいという問題があった。

本発明の目的は、したがって、安定的に、かつ効率良く蓄電できる家庭用給電装置を提供することである。

上記目的を達成するために、第１の発明は、家庭用給電装置において、水道管内の水流を回転力に変える水車と、この回転力を利用して発電する発電機とから構成する発電手段と、前記発電電力を蓄電するキャパシタと、購入電力線からの電力消費を検出する電力消費検出器と、前記電力消費があったとき、前記キャパシタから購入電力線に電力を供給するコントローラと、を備える。

第２の発明は、第１の発明において、前記コントローラは、発電時に前記キャパシタの蓄電量が不十分なとき、前記キャパシタのみに充電し、前記キャパシタの蓄電量が十分なとき、前記購入電力線に電力を供給するように制御する。

第３の発明は、第１または２の発明において、前記水車からの回転力を前記発電手段に選択的に伝達または遮断する接断手段を備えた。

第４の発明は、第１または２の発明において、前記発電手段は水道管内の水圧によって発電する圧電素子である。

第５の発明は、第４の発明において、前記圧電素子を収容するケースの入口を開閉する蓋機構を設けた。

第６の発明は、第１から５のいずれか一つの発明において、前記発電手段からの電力を前記キャパシタに供給する配線を開閉する開閉手段を備えた。

第１の発明によると、水道の流水を利用して発電することにより、炊事、洗濯、風呂沸かしなど電力を使用するときに発電ができるため、効率良く給電できる。また、キャパシタを用いて蓄電することにより、短時間で効率良く蓄電できる。したがって、購入電力費用が節約でき、水道の流水を有効活用することで、資源の節約、環境劣化の抑制をすることができる。

第２の発明によると、キャパシタを優先的に充電することにより、キャパシタの蓄電状態を常に最良に維持する。

第３の発明によると、発電手段のオンオフをコントローラによって自動的に行うことで、必要なときのみ発電できる。

第４の発明によると、可動部分のない圧電素子を利用して発電することで、故障などのおそれがなくなり、メンテナンスを容易にすることができる。

第５、６の発明によると、第３の発明と同じように、必要なときのみ発電できる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明による家庭用給電装置である。

１は水道管９内に設けられ、水流を回転力に変換する水車である。２は水車１が伝達する回転力を利用して発電する発電機である。３は発電機２が発電した交流電圧を直流電圧に変換する第１インバータである。４は第１インバータ３から送電された直流電圧を蓄電するキャパシタである。５はキャパシタ４からの直流電圧を交流電圧に変換して購入電力線７に送電する第２インバータである。６は購入電力線からの電力消費を検出する電力消費検出器である。１０はキャパシタ４の蓄電量を検出する蓄電量検出器である。１１は発電機２からの発電量を検出する電圧検出器である。

コントローラ８は、水道管９に水流が発生し、発電機２が発電を開始すると、第１インバータ３を制御し発電電力をキャパシタ４に充電させる。逆に、購入電力線７からの電力消費があるとき、コントローラ８は第２インバータ５を制御して、キャパシタ４の電力を購入電力線７に供給する。

図２は、コントローラ８が行う制御ルーティンを説明するフローチャートである。

ステップ１で、ルーティンを開始する。

ステップ２で、コントローラ８は、電圧検出器１１からの出力に基づき、発電機２が発電しているか否かを判定する。発電機２が発電していない場合、ルーティンはステップ８に進み、第１インバータ３を介してキャパシタ４の充電を停止する。発電機２が発電している場合、ルーティンはステップ３に進む。

ステップ３で、蓄電量検出器１０は、キャパシタ４の蓄電量を検出する。

ステップ４で、コントローラ８は、蓄電量検出器１０の出力に基づき、キャパシタ４に所定の蓄電量があるか否かを判定する。キャパシタ４に所定の蓄電量がない場合、ルーティンはステップ９に進み、第１インバータ３を介してキャパシタ４の充電を行う。キャパシタ４に所定の蓄電量がある場合、ルーティンはステップ５に進む。

ステップ５で、電力消費検出器６は購入電力線７の電力消費を検出する。

ステップ６で、コントローラ８は電力消費検出器６からの出力に基づき、購入電力線７から電力が消費されているか否かを判定する。電力が消費されている場合は、ステップ７に進み、第２インバータ５を介してキャパシタ４に蓄電された電力を放電して購入電力線７に供給する。電力が消費されていない場合は、ステップ１０に進みキャパシタ４からの放電を停止する。

ステップ１１でステップ１に戻る。

上述の構成とすることにより、水道の流水を利用して発電するため、炊事、洗濯、風呂沸かしなど電力を使用するときに発電ができ、効率良く給電できる。

また、キャパシタ４を用いて蓄電することにより、発電電力を無駄にすることなく効率良く蓄電できる。

したがって、購入電力費用が節約でき、水道の流水を有効活用することで、資源の節約、および環境劣化の抑制をすることができる。

図３は、本発明の第２実施形態の図である。

本実施形態では、水道管９内の水車１の回転によって発電する発電機２に代えて、水道水の水圧によって発電する圧電素子２１を設けた。他の構成は第１実施形態と同じであり、同じ構成には同じ符号を付す。

この構成により、圧電素子２１によって水道の水圧を利用して発電することができる。

図４は、本発明の第３実施形態の図である。

本実施形態では、第１実施形態の水車１と発電機２との間に、水車１からの回転力を選択的に伝達または遮断する接断手段３１を設けた。

接断手段３１は、電磁石を励磁して２枚の摩擦板を接触させることにより、回転力を伝達する電磁クラッチ構成とした。

発電機２で発電するとき、コントローラ８は、接断手段３１の電磁石を励磁し、摩擦板どうしを接触させて回転力を発電機２に伝達する。発電機２で発電しないとき、コントローラ８は、接断手段３１の電磁石を励磁せず、摩擦板どうしを離して回転力が発電機２に伝達することを防止する。

他の構成は第１実施形態と同じであり、同じ構成には同じ符号を付す。

この構成により、コントローラ８が発電のオンオフを行うことができ、キャパシタ４の蓄電量が十分なときや、電力消費検出器６が検出する消費電力がないときは、不要な発電を抑制し水道水の水圧が低下するのを防止する。

図５は、本発明の第４実施形態の図である。

本実施形態では、第１実施形態の発電機２と第１インバータ３とを接続する配線４２を開閉する開閉手段４１を設けた。

開閉手段４１は、接触子を電磁石の励磁によって閉路し、減磁によって開路する電磁開閉構成とした。

発電機２で発電するとき、コントローラ８は、開閉手段４１の電磁石を励磁し、接触子どうしを接触させて配線４２を閉路する。発電機２で発電しないとき、コントローラ８は、開閉手段４１の電磁石を励磁せず、接触子どうしを離して配線４２を開路する。

他の構成は第１実施形態と同じであり、同じ構成には同じ符号を付す。

この構成によっても、上記第３実施形態と同じく、コントローラ８が発電のオンオフを行うことで、不必要な発電を抑制できる。

図６は、本発明の第５実施形態の図である。

本実施形態では、第２実施形態の圧電素子２１を収容するケース５２の入口に蓋機構５１を設けた。

蓋機構５１は、アクチュエータ５１ｃによって、弁体５１ａを弁棒５１ｂまわりに回転させ、ケース５２の入口を開閉するバタフライ弁構成とした。

発電機２で発電するとき、コントローラ８は、蓋機構５１を開き、ケース５２内に水道の水圧を導入する。発電機２で発電しないとき、コントローラ８は、蓋機構５１を閉じ、ケース５２内に水道の水圧が導入されるのを防ぐ。

他の構成は第２実施形態と同じであり、同じ構成には同じ符号を付す。

この構成によっても、上記第３実施形態と同じく、コントローラ８が発電のオンオフを行うことで、必要なときにだけ発電を行える。

図７は、本発明の第６実施形態の図である。

本実施形態では、第２実施形態の圧電素子２１と第１インバータ３とを接続する配線４２を開閉する開閉手段４１を設けた。

開閉手段４１は、第４実施形態の開閉手段４１と同じ構成とし、これにより、上記第４実施形態と同じく、不必要な発電を抑制することができる。

他の構成は第２実施形態と同じであり、同じ構成には同じ符号を付す。

なお、発電に利用する水道管９は、上水道管でも下水道管でも良い。

本発明を、構造的と方法的特徴に関してある程度特定的な言葉で説明したが、本明細書に開示した手段は本発明を実施する好ましい形態を含むものであり、本発明はこれら図示し記載された特定の特徴に制限されないことを理解されたい。したがって、本発明は、均等の原則に従って適切に解釈される特許請求の範囲に記載された範囲内におけるいかなる形態または変更についても含むものである。

本発明は水道を利用した家庭用給電装置に適用できる。

本発明の第１実施形態の概略構成図である。 第１実施形態の制御を説明するフローチャートである。 第２実施形態の概略構成図である。 第３実施形態の概略構成図である。 第４実施形態の概略構成図である。 第５実施形態の概略構成図である。 第６実施形態の概略構成図である。

符号の説明

１ 水車
２ 発電機
４ キャパシタ
６ 電力消費検出器
８ コントローラ
９ 水道管
２１ 圧電素子
３１ 接断手段
４１ 開閉手段
５１ 蓋機構

Claims (6)

1. 家庭用給電装置において、
   水道管内の水流を回転力に変える水車と、この回転力を利用して発電する発電機とから構成する発電手段と、
   前記発電電力を蓄電するキャパシタと、
   購入電力線からの電力消費を検出する電力消費検出器と、
   前記電力消費があったとき、前記キャパシタから購入電力線に電力を供給するコントローラと、
   を備えることを特徴とする家庭用給電装置。
2. 前記コントローラは、発電時に前記キャパシタの蓄電量が不十分なとき、前記キャパシタのみに充電し、前記キャパシタの蓄電量が十分なとき、前記購入電力線に電力を供給するように制御することを特徴とする請求項１に記載の家庭用給電装置。
3. 前記水車からの回転力を前記発電手段に選択的に伝達または遮断する接断手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の家庭用給電装置。
4. 前記発電手段は水道管内の水圧によって発電する圧電素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の家庭用給電装置。
5. 前記圧電素子を収容するケースの入口を開閉する蓋機構を設けたことを特徴とする請求項４に記載の家庭用給電装置。
6. 前記発電手段からの電力を前記キャパシタに供給する配線を開閉する開閉手段を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の家庭用給電装置。

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