JP2005330919A - Portable hydraulic power generating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は水力発電装置の携帯化技術に関するものである。 The present invention relates to a portable technology for a hydroelectric generator.
従来、水車による水力発電機は水路などに堅固に固定して使用するよう設計されてきた。したがって、配水管や水路、水車の取り付け基礎工事、水車小屋など付帯設備工事が必要であった。 Conventionally, hydroelectric generators using water turbines have been designed to be used firmly fixed in waterways. Therefore, additional facilities such as water distribution pipes, waterways, foundations for installing water turbines, and watermills were necessary.
本発明は、任意の川や滝などに搬送していき、設置工事を要せずに設置して発電することができる携帯型の発電装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a portable power generation apparatus that can be transported to an arbitrary river or waterfall, and installed and generated without requiring installation work.
水車と、該水車の回転速度を増速する増速機と、該増速機により増速された回転力により発電を行う発電機と、これらを支持する支持台を備え、携帯可能とした水力発電装置。設置は支持台を川底や川岸などに置くだけである。
従来の水力発電機を支えるため強固に作られたコンクリート基礎を廃止し、軽量な支持台に水車、増速機、動力伝達軸、発電機を一体に取付け、携帯用として構成し、渓流や水路に置くだけで作動するようにした。水流や川底の状態によっては、現地の川底や川岸などで容易に得られる小石を利用し、支持台周辺に配置する。据え付けと撤去を容易にするため、できるだけ軽量でコンパクトにした。
A hydropower vehicle comprising a water turbine, a speed increasing device for increasing the rotational speed of the water wheel, a generator for generating electric power by the rotational force increased by the speed increasing device, and a support base for supporting these generators. Power generation device. The installation is only done on the riverbed or riverbank.
A concrete foundation that was made to support conventional hydroelectric generators was abolished, and a turbine, gearbox, power transmission shaft, and generator were integrally attached to a lightweight support base. Just put it in to work. Depending on the water current and the condition of the riverbed, pebbles that can be easily obtained from the local riverbed and riverbank will be used and placed around the support platform. To make installation and removal easy, we made it as lightweight and compact as possible.
前記水車が、下掛け水車、中掛け水車、胸掛け水車又は、上掛け水車に使用できる請求項1に記載の水力発電装置。
水車羽根の形状は下掛け水車、中掛け水車、胸掛け水車又は、上掛け水車に共用使用できるが、使用場所の水流に適した羽根の形状にすれば、より水のエネルギーの変換効率が上がる。
従来の水力発電機を支えるため強固に作られたコンクリート基礎を廃止し、軽量な支持台に水車、増速機、動力伝達軸、発電機を一体に取付け、携帯用として構成し、渓流や水路に置くだけで作動するようにした。据え付けと撤去を容易にするため、できるだけ軽量でコンパクトにした。
The hydroelectric generator according to claim 1, wherein the water wheel can be used as a lower water wheel, a middle water wheel, a chest water wheel, or an upper water wheel.
The shape of the water wheel blade can be shared with the under water wheel, the middle water wheel, the chest water wheel, or the upper water wheel. However, if the shape of the blade is suitable for the water flow at the place of use, the conversion efficiency of water energy will increase. .
A concrete foundation that was made to support conventional hydroelectric generators was abolished, and a turbine, gearbox, power transmission shaft, and generator were integrally attached to a lightweight support base. Just put it in to work. To make installation and removal easy, we made it as lightweight and compact as possible.
前記水車を左右に取り替え可能とした請求項1又は2に記載の水力発電装置。
従来の水力発電機を支えるため強固に作られたコンクリート基礎を廃止し、軽量な支持台に水車、増速機、動力伝達軸、発電機を一体に取付け、携帯用として構成し、渓流や水路に置くだけで作動するようにした。据え付けと撤去を容易にするため、できるだけ軽量でコンパクトにした。水力発電装置を据え付ける場所により、流れの上流に向かって水流が右にあり、支持台の設置スペースが左にある場合は、水車の位置を右側に取り付ける。逆に、流れの上流に向かって水流が左にあり、支持台の設置スペースが右にある場合は、水車の位置を左側に取り付ける。
The hydroelectric power generator according to claim 1 or 2, wherein the water turbine can be replaced left and right.
A concrete foundation that was made to support conventional hydroelectric generators was abolished, and a turbine, gearbox, power transmission shaft, and generator were integrally attached to a lightweight support base. Just put it in to work. To make installation and removal easy, we made it as lightweight and compact as possible. Depending on where the hydroelectric generator is installed, if the water flow is on the right toward the upstream of the flow and the installation space for the support base is on the left, the position of the water turbine is attached on the right. On the contrary, when the water flow is on the left toward the upstream of the flow and the installation space for the support base is on the right, the position of the water wheel is attached on the left side.
前記水車、増速機および発電機、支持台を簡単に分離分解できるようにした請求項1ないし3に記載の水力発電装置。
従来の水力発電機を支えるため強固に作られたコンクリート基礎を廃止し、軽量な支持台に水車、増速機、動力伝達軸、発電機を一体に取付け、携帯用として構成し、渓流や水路に置くだけで作動するようにした。据え付けと撤去を容易にするため、できるだけ軽量でコンパクトにした。水流のある現地に容易に携帯し易いよう、水車、増速機および発電機、支持台を簡単に分解できるようにした。
The hydroelectric generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the water turbine, the speed increaser, the generator, and the support base can be easily separated and disassembled.
A concrete foundation that was made to support conventional hydroelectric generators was abolished, and a turbine, gearbox, power transmission shaft, and generator were integrally attached to a lightweight support base. Just put it in to work. To make installation and removal easy, we made it as lightweight and compact as possible. The water turbine, gearbox and generator, and the support base can be easily disassembled so that they can be easily carried on the site where water flows.
水を設置場所で充填するウエイトを備えた請求項1ないし4に記載の水力発電装置。
従来の水力発電機を支えるため強固に作られたコンクリート基礎を廃止し、軽量な支持台に水車、増速機、動力伝達軸、発電機を一体に取付け、携帯用として構成し、渓流や水路に置くだけで作動するようにした。据え付けと撤去を容易にするため、できるだけ軽量でコンパクトにした。現地に豊富にある水を利用して、水力発電装置の川底での位置が変化しないようにしたものである。
The hydroelectric generator according to claim 1, further comprising a weight for filling water at an installation location.
A concrete foundation that was made to support conventional hydroelectric generators was abolished, and a turbine, gearbox, power transmission shaft, and generator were integrally attached to a lightweight support base. Just put it in to work. To make installation and removal easy, we made it as lightweight and compact as possible. By using abundant water locally, the position of the hydroelectric generator at the bottom of the river is not changed.
水車と取り替えた風車と、該風車の回転速度を増速する増速機と、該増速機により増速された回転力により発電を行う発電機と、これらを支持する支持台を備え、携帯可能とした風力発電装置。水力発電機、風力発電機どちらにも使用できるようにした。
従来の風力発電機を支えるため強固に作られた支柱を廃止し、軽量な支持台に風車、増速機、動力伝達軸、発電機を一体に取付け、携帯用として構成し、現地に置くだけで作動するようにした。据え付けと撤去を容易にするため、できるだけ軽量でコンパクトにした。強風のときは、水車羽根のままで、風によって発電することもできる。
A wind turbine replaced with a water turbine, a speed increasing device for increasing the rotational speed of the wind turbine, a generator for generating power by the rotational force increased by the speed increasing device, and a support base for supporting these are provided. Wind power generators that can be used. It can be used for both hydroelectric and wind power generators.
Abolition of the struts made to support conventional wind power generators, a windmill, gearbox, power transmission shaft, and generator are mounted on a lightweight support base as a single unit, configured for portable use, and placed on-site It was made to work with. To make installation and removal easy, we made it as lightweight and compact as possible. In the case of strong winds, the turbine blades can be used to generate electricity with the wind.
本発明は以上に説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。 Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
運搬、据え付けおよび撤去が容易である。 Easy to transport, install and remove.
従来の支持台には強固に固定されることが要求されていたので、その材料は剛性の高い金属材料や鉄筋コンクリートなどに限られていた。しかし、本発明では支持台は軽量にする必要があるので、FRPやプラスチック材料も使用でき、材料選択の幅が広がる。 Since the conventional support base is required to be firmly fixed, the material thereof is limited to a highly rigid metal material or reinforced concrete. However, in the present invention, since the support base needs to be light, FRP and plastic materials can be used, and the range of material selection is widened.
従来、固定式の水力発電装置は増水時の水逃がし水路が必要である。本装置は川の増水時には簡単に撤収でき、流木や土砂の災害を免れる。中小河川は氾濫し易い。水車を強固に永久設置すると、災害時の障害になる。 Conventionally, a fixed hydroelectric power generation apparatus needs a water release channel when water increases. This device can be easily withdrawn when the river rises, avoiding driftwood and earth and sand disasters. Small and medium rivers are prone to flooding. If a water turbine is permanently installed, it becomes an obstacle during a disaster.
水力発電装置の位置を容易に移動でき、水流が水車羽根に最適に当たるよう簡単に調節できる。水車羽根に水流の当たる量を調整して出力調整も容易にできる。水車を上下に移動させることにより、水車羽根に作用する水の速度を変え回転数を調節することもできる。従来の水車は本体が強固に固定されているので出力調整は水流を制御する必要がある。本発明の装置は水流はそのままとし、水車の位置を移動することにより容易に出力調整ができる。 The position of the hydroelectric generator can be moved easily and can be easily adjusted so that the water flow is optimally applied to the turbine blades. The output can be easily adjusted by adjusting the amount of water flow on the turbine blade. By moving the water wheel up and down, the speed of water acting on the water wheel blades can be changed and the number of rotations can be adjusted. Since the main body of the conventional water wheel is firmly fixed, the output adjustment needs to control the water flow. The apparatus of the present invention can easily adjust the output by moving the position of the water turbine while keeping the water flow as it is.
普通、農業用水路などは水利権があり、固定設備で水力発電装置を設置するのは難しい。携帯用水力発電装置は必要な時に簡単に設置でき、撤収が簡単なので、水利権者に設置の合意が得やすい。 Normally, agricultural waterways and the like have water rights, and it is difficult to install hydroelectric generators with fixed facilities. Portable hydroelectric generators can be easily installed when needed, and are easy to withdraw, making it easy for water owners to agree to installation.
山でキャンプをするときは身近な渓流を利用して発電でき、化石燃料を使用するより、環境負荷を与えない。 When camping in the mountains, it is possible to generate electricity by using a nearby mountain stream, and it does not give an environmental burden compared to using fossil fuel.
発明の実施の形態を実施例にもとずき図面を参照して説明する。図1は中掛け水車を水力発電機に本発明を適用した一実施例である。 An embodiment of the invention will be described based on an example with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to an intermediate water turbine as a hydroelectric generator.
図1および図2において複数の水車羽根17、17・・を水車底板19の周りに放射状に配置し、水車側板11および水車側板10に一体に固定した水車8が構成されている。図1は水車側板Bにフランジ7がボルト6によって取り付けられている。フランジ7は増速機4の入力軸5に嵌められ一体で回転するようになっている。このフランジ7と増速機4の入力軸5の嵌め方の詳細を図11に示す。図12は図11のAA断面である。図11において、フランジ7に明けられたネジ穴に止めネジ71が取り付けられている。フランジ7を入力軸5にキー72と共に嵌め、フランジ7と入力軸5が一体で回転するようにした後、止めネジ71を締め、フランジ7がスラスト方向に移動しないようにしている。水車8と発電機1および増速機3を分解してこの装置を持ち運びするとき、この止めネジ71を緩めるだけの簡単な作業で済む。図1に戻って、増速機3には発電機1がボルト2、2・・により直結されている。増速機3にはフート9、15がボルト12、12および14、14によって取り付けられている。この構成で、水車8、増速機3、発電機1は軽量なアルミニウム合金製の支持台13に一体に組み立てられた。この構成で図の矢印に示す水流によって水車8は発電機1の後面から見て矢印に示す逆時計回りに回転する。
In FIG. 1 and FIG. 2, a
図2は図1の左側面図である。図3は図1の右側面図である。
なお、増速機3と発電機1の接合面には、シール剤が充填され防水されている。
FIG. 2 is a left side view of FIG. FIG. 3 is a right side view of FIG.
The joint surface between the speed increaser 3 and the generator 1 is filled with a sealing agent and waterproofed.
図4は水車8を増速機4の左側に配置した図でフランジ7を図3の水車8の側板10の図3示すボルト穴19に取り付け直したもので、水の流れの位置に対処したものである。水の流れの上流に向かって左側に障害物がある場合に対処したものである。図5は図4の右側面図である。この構成で図5の矢印に示す水流によって水車8は発電機1の後面から見て矢印に示す時計回りに回転する。
発電機1の後方から見て図2と図5は回転方向が逆である。発電機1が交流発電機であればどちらの方向に回転しても同じように交流発電出力が得られる。整流器内蔵の直流発電機も、どちらの方向に回転してもプラス側とマイナス側が同じで発電出力が得られる。
なお、図5に1点鎖線示すウエイト20は水車を運転する現地にある豊富な水を充填するタイプで、携帯時は軽くて持ち運びが容易である。
FIG. 4 is a diagram in which the
When viewed from the rear of the generator 1, FIGS. 2 and 5 have opposite rotation directions. If the generator 1 is an AC generator, the AC power output can be obtained in the same way regardless of the direction of rotation. The DC generator with a built-in rectifier can produce power output with the same positive and negative sides regardless of the direction of rotation.
In addition, the
図6は水車の幅を増し、水車81を増設し一端をフランジ7、水車軸23、軸受け24および固定台25で受けたもので、幅の広い水路に対処したものである。
図2に示す水車側板に明けた複数のボルト穴18、18・・によりボルト21、21・・およびナット22、22・・を用いて水車8と水車81を連結している。
FIG. 6 shows a case where the width of the water wheel is increased, the water wheel 81 is added, and one end is received by the flange 7, the
The
図7は水車の幅を増し、両端に増速機と発電機を配置したもので更に幅広い水路で発電能力を増したものである。
図2に示す水車側板に明けた複数のボルト穴18、18・・によりボルト21、21・・およびナット22、22・・を用いて水車8、水車81および水車26を連結している。
FIG. 7 shows an example in which the width of the water turbine is increased and a speed increasing device and a generator are arranged at both ends, and the power generation capacity is increased in a wider water channel.
The
図8および図9は水車の両端を軸受け30、30で支持し、増速機3と発電機1を上方に配置したものである。図8の水車側板10、および11にフランジ7、7がボルト6、6によって取り付けられている。フランジ7、7は水車軸35、33にそれぞれ嵌められ一体で回転するようになっている。水車軸35にはスプロケット29が嵌められ、水車の動力はスプロケット29、27とチェーン28で伝導される。スプロケット27は増速機入力軸5に嵌められ回転するようになっている。増速機3には発電機1がボルト2、2・・により直結されている。増速機3にはフート41、41がボルト4、4によって取り付けられている。フート9、15はそれぞれボルト12、12、14、14によりベッド34に固定されている。ベッド34は軸受け30、35を包含し、支持台32にボルト31、31・・によって固定されている。32は全体の支持台である。この場合、増速機3を省略して発電機1に直接動力を伝えることもできる。
FIGS. 8 and 9 show a case where both ends of the water turbine are supported by
図13は水車の替わりに、風車100にフランジ7をボルト6によって取り付けたものである。フート9、15と支持台13の間には風向に追従するヨー装置101が、それぞれボルト12、12・・、14、14によりに固定されている。本実施例は矢印の方向に風が作用するダウンウインド型風車を図示したが矢印の反対側から風が作用するアップウインド型風車にも同様に適応できる。
FIG. 13 shows a configuration in which a flange 7 is attached to a
図10は水車8に作用する代表的な水流の方向を示したものである。
水車の上方から落下する水の主に重力を利用するのが上掛け水車である。水車の斜め上から流入する水流を利用するのが胸掛け水車である。水車の横からの水流を利用するのが中掛け水車である。水車の下部の水流の運動エネルギーを利用すのが下掛け水車である。
FIG. 10 shows a typical direction of water flow acting on the
The top water turbine uses gravity mainly for water falling from above the water turbine. A chest water turbine uses a water flow flowing from an obliquely upper side of the water turbine. The middle water wheel uses the water flow from the side of the water wheel. An underwater turbine uses the kinetic energy of the water flow at the bottom of the turbine.
なお、この発明の発電機を油圧ポンプなどに置き換え、水のエネルギーを油圧エネルギーに変換したり、直接水をかくはんして水のエネルギーを熱エネルギーに変換することも可能である。 It is also possible to replace the generator of the present invention with a hydraulic pump or the like to convert water energy into hydraulic energy, or directly agitate water to convert water energy into heat energy.
以上述べたことを実際に実行した実施例を述べる。水車直径400mm、幅200mm、増速機、発電機および支持台を含めた携帯型水力発電装置の全重量が6.6kgとなった。発電能力は水の落差1mで最大出力50Wが得られる。落差がなくても、下掛け水車として、流速が1.6m/s以上になると発電を開始する。このくらいのサイズと重量の発電装置は乗用車のトランクにも容易に入り、携帯用として適している。最終運転地点への運搬も1人で容易に持ち運びができ、車の行けない場所への設置も簡単にできる。 An embodiment in which the above description is actually executed will be described. The total weight of the portable hydroelectric power generator including the water turbine diameter 400 mm, the width 200 mm, the speed increaser, the generator, and the support stand was 6.6 kg. As for the power generation capacity, a maximum output of 50 W can be obtained with a water drop of 1 m. Even if there is no head, power generation is started when the flow velocity becomes 1.6 m / s or more as a lower water turbine. This size and weight power generator can easily fit into the trunk of a passenger car and is suitable for portable use. Transportation to the final driving point can be easily carried by one person, and it can be easily installed in places where cars cannot go.
図14はこの発電機を利用した電気系統図である。水力発電機51で発電した直流をレギュレータ52を通してバッテリー53に一旦充電する。レギュレータ52はバッテリー電圧を検出して、バッテリー電圧が一定以上に上昇しないように制御する。本実施例のレギュレータは、本発明の水力発電機と他の発電装置54、例えば風力発電機や太陽電池と併用することも可能となっている。
FIG. 14 is an electrical system diagram using this generator. The direct current generated by the
本発明は系統電源設備のない屋外で、二酸化炭素など地球温暖化の原因となる排気ガスを出さないクリーンな電源を供給できる。車両の入れない狭い場所でも、最終的には人手のみで携帯して運搬が容易にできるので、キャンプなどの電源に有用である。また、災害時の非常電源には、燃料供給が不要なので特に有効である。現地で簡単に短時間で組み立て、工事なしで運転できるので産業上の利用価値が高い。学校で自然エネルギーや発電について体験学習するには、みじかなフィールドに発電装置を容易に持ち込むことができ、装置が小型軽量なので非常に理解し易い。低落差で回転も遅くて安全が確保できるので、手で触れて体験学習ができる。また、大学や研究機関の野外実験や観測のための測定機器の電源として、電源確保の困難な現地で、運用時間無制限の電源が確保できる。水は他の自然エネルギーに比べて、供給変動が少なく安定した電源が確保し易い。 The present invention can supply clean power that does not emit exhaust gas that causes global warming, such as carbon dioxide, outdoors without a system power supply facility. Even in a narrow place where a vehicle cannot enter, it can be easily carried and transported by hand only, so it is useful for power sources such as camping. In addition, the emergency power supply at the time of disaster is particularly effective because it does not require fuel supply. Industrial value is high because it can be assembled in a short time and operated without construction. To experience learning about natural energy and power generation at school, the power generation device can be easily brought into a delicate field, and since the device is small and light, it is very easy to understand. Because it is low drop and rotation is slow and safety can be secured, you can touch it with your hands and experience learning. In addition, as a power source for measuring equipment for field experiments and observations at universities and research institutions, it is possible to secure a power source with unlimited operation time in places where it is difficult to secure a power source. Compared to other natural energy, water has less fluctuation in supply and it is easy to secure a stable power source.
1 発電機
3 増速機
5 増速機入力軸
7 フランジ
8、81、26 水車
13、32 支持台
17 水車羽根
24、30 軸受け
25 固定台
27、29 スプロケット
28 チェーン
34 ベッド
23、33、35 水車軸
100 風車
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Generator 3
Claims (6)
A wind turbine or a water turbine to be selected and used, a speed increasing device for increasing the rotational speed of the wind turbine or the water wheel, a generator for generating electric power by a rotational force increased by the speed increasing device, and supporting these A power generation device that is equipped with a support base and is portable and capable of wind power generation or hydroelectric power generation.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20051114 |