JP2007120453A - 家庭用発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】家庭で排出される排水で発電して、より安定して電力が得られる家庭用発電システムを提供する。
【解決手段】水車２０４とそれに連結された発電機２０５とを備え、家庭で得られる排水を前記水車２０４に導いて電力を得るようにしたもので、家庭に人が住んでいる限り、必ず生活排水があるので、毎日、確実に電力を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、家庭から排出される排水を用いて発電し、電力を供給する家庭用発電システムに関するものである。

従来のこの種の家庭用発電システムとして、吹く風を利用して発電する風力発電システム（例えば、特許文献１参照）や、降り注ぐ太陽の光を利用して発電する太陽光発電システム（例えば、特許文献２参照）などが存在していた。

図１０は、前記特許文献１に開示された風力発電システムの例を示すもので、家屋１０１の屋根１０２の上に羽根車１０３と、羽根車１０３で回転される発電機１０４並びに発電機１０４を支える支柱１０５等からなる風力発電機を設置し、発電された電力を電線１０６にて家屋１０１内へと導いて、適当なコントローラ（図示せず）を内蔵した蓄電池１０７等を介して、家屋１０１内の電気機器に電力を供給するシステムとなっている。
特開平５−１６４０３７号公報 特公平７−３４６６１号公報

しかしながら、従来の風力発電式の家庭用発電システムにおいては、風車が回る程度の風が常にあるとは限らず、また、太陽光発電システムにおいては、曇天や夜には発電できない、などの夫々に電力供給が不安定であるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、人が生活していると必ずと言っていいほど確実に存在する家庭の排水、敷地内に降る雨、使用される水道水などを用いて発電することができる家庭用発電システムを提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の家庭用発電システムは、水車とそれに連結された発電機とを備え、家庭で得られる排水を前記水車に導いて電力を得るようにしたもので、家庭に人が住んでいる限り、必ず生活排水があるので、毎日、確実に電力を得ることができる。

また、本発明の家庭用発電システムは、水車とそれに連結された発電機とを備え、上水道に連結された蛇口より吐出する水道水を前記水車に導いて電力を得るようにしたもので、水圧が余っている地域の上水道からの吐出水の勢いを発電に利用したり、蛇口から、洗濯機や浴槽等に水を張るときに、その蛇口から吐出する水道水で、水車を回転させて発電させることで、水道水を無駄にすることなく、家庭の電力を賄うことが可能となる。

本発明の家庭用発電システムは、人が生活していると、必ずと言っていいほど確実に存在する家庭からの排水や雨水、水道水を利用して発電を行うので、日常確実に電力を得ることができる。

第１の発明は、水車とそれに連結された発電機とを備え、家庭で得られる排水を前記水車に導いて電力を得るようにしたもので、家庭に人が住んでいる限り、必ず生活排水があるので、毎日、確実に電力を得ることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の家庭の敷地内に降った雨を水車に導くようにしたもので、敷地内に降る雨をすべて集めて水車に流すことで、落差が多少小さくとも、大水量での発電で、多くの電力を得ることができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の家屋の屋根に降った雨を流す雨といの最下位置近傍に水車を配したもので、屋根と雨といとの間の大きな落差により、雨水で水車を強力に回転させて、大きな電力を得ることができる。

第４の発明は、特に、第３の発明の屋根の周縁に配した複数の雨といを連結し、前記複数の雨といに流れる雨を一箇所に集めて落下させる排水雨といを設け、前記排水雨といより水車に雨を導くようにしたもので、広い面積にわたって屋根に降った雨が集中して落下し水車に流れ込むので、極めて大きな電力を得ることができる。

第５の発明は、特に、第１の発明の家庭内より排出される排水を流す家庭内排水路を設け、前記家庭内排水路から流れ出る前記排水を溜めると共に一定量の前記排水が溜まるとそれを水車に送る一時排水溜めを設けたもので、排水が少量づつ排出された場合、それだけでは、水車を十分回転させることができないが、一時排水溜めに、水車を回転させるほどの量の排水を一旦溜めて流すことで、排水を無駄にすること無く発電に結びつけることが可能となる。

第６の発明は、特に、第５の発明の一時排水溜めをサイフォン構造としたもので、排水が少量づつ排出された場合、それだけでは、水車を十分回転させることができないが、一時排水溜めに、水車を回転させるほどの量の排水を一旦溜めて流すことで、排水を無駄にすること無く発電に結びつけることが可能となる。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか一つの発明の雨水と家庭における他の排水とを合流させて水車に導くようにしたもので、これにより、家庭からの排水のほとんどを発電に寄与させることができる。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか一つの発明の水車へ至る排水を浄化するフィルタケースを設けたもので、水車に清浄な排水や雨水が流れ込むことになるので、水車がゴミつまりなどで停止することなく、継続的に発電力を得る家庭用発電システムを得ることができる。

第９の発明は、水車とそれに連結された発電機とを備え、上水道に連結された蛇口より吐出する水道水を前記水車に導いて電力を得るようにしたもので、水圧が余っている地域の上水道からの吐出水の勢いを発電に利用したり、蛇口から、洗濯機や浴槽等に水を張るときに、その蛇口から吐出する水道水で、水車を回転させて発電させることで、水道水を無駄にすることなく、家庭の電力を賄うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における家庭用発電システムの図である。

図１において、本実施の形態における家庭用発電システムは、一般の家屋２０１内から排出される様々な排水が集まった家庭内排水路２０２の先に、家屋２０１内での排水開始位置より落差２０３を設けて低位置に設置された水車２０４と、水車２０４の回転軸２０４ａに連結された発電機２０５と、コントロール回路等（図は省略）を内包すると共に発電機２０５に電線２０６を介して電気的に接続された蓄電器２０７から構成されている。

上記の構成による家庭用発電システムの動作を以下に説明する。

家屋２０１内から排出される様々な排水（例えば、入浴に使用した水、洗面に使用した水等）は、家庭内排水路２０２を通って水車２０４に流れ落ちる。この時、図１に示すように、家屋２０１内での排水開始位置と、水車２０４との間には落差２０３が設けてあるので、その位置エネルギー差により、水車２０４は回転し、さらに水車２０４に接続されている発電機２０５が回転されて発電されることになるのは、一般の水力発電の理論と同様である。発電された電気は電線２０６を介して、内部にコントロール回路等を有する蓄電池２０７を通って、平滑化された後に家屋２０１内部での電気機器（図は省略）のエネルギー源として利用されることとなる。

以上のように、本実施の形態によれば、家屋２０１に人が住んでいる限り、必ず生活排水があるので、毎日、確実に電力を得ることができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における家庭用発電システムの図である。なお、上記第１の実施の形態における家庭用発電システムと同一部分については、同一符号を用いて、説明を省略する。

本実施の形態における家庭用発電システムは、図２に示すように、家屋２０１の周辺にある敷地の境界２０８より内側に降る雨２１０を集める排水路２０９を設け、その排水路２０９の下方に、落差２１１を設けて、水車２０４を配して、排水路２０９に流れた雨２１０を水車２０４に流し落とすようにしたものである。水車２０４には、第１の実施の形態同様に、発電機２０５、電線２０６、蓄電池２０７が接続されている。

上記構成により、敷地の境界２０８の内側に降る雨２１０は集められて、排水路２０９を通過して水車２０４へと流れ込む。水車２０４が回転して発電機２０５を回すことで発電する作用は、上記第１の実施の形態と同様であり説明を省略するが、敷地の境界２０８内に降る雨２１０をすべて集めるので、落差２１１が多少小さくとも、大水量での発電で、多くの電力を得ることが可能である。また、敷地の境界２０８内の面積が広ければ広いほど、当然多くの雨を集めることとなり、より大水量での発電が可能で、発電量をより多く確保できることは、言うまでも無いことである。

（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態における家庭用発電システムの図である。なお、上記実施の形態における家庭用発電システムと同一部分については、同一符号を用いて、その説明を省略する。

図３において、２１４は、家屋２０１の屋根２１２に降り注ぐ雨２１３を受けて流す上部雨といで、２１５は、上部雨とい２１４に続いて雨水を落下させる排水雨といである。

本実施の形態における家庭用発電システムは、同図３に示すように排水雨とい２１５の下端を水車２０４に接続したもので、屋根２１２と水車２０４との間には落差２１６がある。水車２０４に、発電機２０５、電線２０６、蓄電池２０７が接続されている点及び発電機２０５以降の作用については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

上記構成により、屋根２１２に降り注いだ雨２１３は、一旦上部雨とい２１４へと流れ込み、次に排水雨とい２１５を通過して水車２０４へと流れ込む。この時、落差２１６で得たエネルギーにより水車２０４を回転させる。落差２１６で落下するので、大きな電力を得ることが可能となり、家屋２０１内の電気機器のより大きなエネルギー源とすることができる。

（実施の形態４）
図４は、本発明の第４の実施の形態における家庭用発電システムの図である。なお、上記第３の実施の形態における家庭用発電システムと同一部分については、同一符号を用いて、その説明を省略する。

本実施の形態は、図４に示すように、家屋２０１の屋根２１２の周縁に複数の上部雨とい２１７を廻し、それらを連結すると共にそれぞれの傾斜を調整して、一箇所の排水雨とい２１８へと繋げ、その排水雨とい２１８を、落差２１９を介して、地表近くで水車２０４へと繋げたものである。水車２０４に、発電機２０５、電線２０６、蓄電池２０７が接続されている点及び発電機２０５以降の動作、作用については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

上記構成により、屋根２１２のほぼ全面積に降る雨が、複数の上部雨とい２１７に集まり、さらに一箇所の落下通路である排水雨とい２１８から集中して落下して、水車２０４へと流れ込むこととなるので、屋根２１２全体に降る多くの雨を利用して、極めて大きな電力を得ることができる。

（実施の形態５）
図５は、本発明の第５の実施の形態における家庭用発電システムの図である。なお、上記第１の実施の形態における家庭用発電システムと同一部分については、同一符号を用いて、その説明を省略する。

図５において、家屋２０１内における家屋内排水路２２０の出口付近に、排水路２２０から流れ出る排水を一時的に溜める一時排水溜め２２１をバネ入り軸受け２２２からアーム２２３に繋がった状態で設け、排水が溜まった一時排水溜め２２１の重量が一定以上になれば、アーム２２３と共に下方に傾くように設定している。また、一時排水溜め２２１が下方に傾いて溜まった排水が流れ落ち、その重量が元に戻って軽くなれば、バネ入り軸受け２２２の作用で、一時排水溜め２２１はアーム２２３と共に上方にある元の位置へと復元されるように設定されている。一時排水溜め２２１の下方には、家庭内排水路２０２に連結された排水受け皿２２４が設けられている。

上記構成により、家屋２０１内で発生した排水は、家屋内排水路２２０を通って、まず一時排水溜め２２１へと溜められる。ここで、排水が一定量に達すると、その重みがバネ入り軸受け２２２のバネ力に打ち勝って、一時排水溜め２２１はアーム２２３と共に下方に傾き、一時排水溜め２２１内に溜まっていた排水が下方に位置する排水受け皿２２４に流れ込む。そして空になった一時排水溜め２２１は軽くなるので、バネ入り軸受け２２２のバネ力の方が勝って、一時排水溜め２２１はアーム２２３と共に元の位置へと復帰して、再び家屋内排水路２２０からの排水を受けることとなる。

一時排水溜め２２１が傾いて、中の排水が下方に位置する排水受け皿２２４に流れ込むと、家庭内排水路２０２を通って、水車２０４へと流れ込み、水車２０４の回転により発電機２０５を回転させて発電する作用は、実施の形態１に記載の内容と同様であるので、記載を省略する。

ここで、一時排水溜め２２１の大きさは、水車２０４を回転させるのが可能となる水量に設定することで、水車２０４を回転させることができないような少量の排水でも一時排水溜め２２１に溜めることで、水車２０４を回転させて発電させることが可能となり、排水を無駄なく利用して発電に結びつけることが可能となる。

なお、本実施の形態では、少量の排水を一時的に溜める構成として、バネ入り軸受け２２２に接続した一時排水溜め２２１の形態を提案しているが、この形態に限らず、例えば、日本の庭に古くから設置されて知られているシシおどしのような形態でもよく、要は、水車２０４を回すことが可能となる水量まで、少量の排水を溜め、排水を無駄なく発電に結びつけることが本発明の意図するところである。

（実施の形態６）
図６は、本発明の第６の実施の形態における家庭用発電システムの図である。なお、上記第１及び第５の実施の形態における家庭用発電システムと同一部分については、同一符号を用いて、その説明を省略する。

本実施の形態は、図６に示すように、家屋２０１内における家屋内排水路２２０の出口付近に、一時的に排水を溜める一時排水溜めとしてサイフォン構造を有する貯水器２２５を設け、その内部に内蓋２２６を設置して、貯水器２２５内で、家庭内排水路２０２に連通した構成の中パイプ２２７の上端を覆いかぶせる構成にて隙間２２８を介して取り付けられている。

上記構成により、家屋２０１内で発生した排水は、家屋内排水路２２０を通って、まず貯水器２２５へと注ぎ込み、溜められる。ここで、排水が、中パイプ２２７の上端まで達するまで溜まると、中パイプ２２７を通じて流れ出し、このときにサイフォンの原理から、溜まった排水の全部が流れ出ることとなる。その後、排水は空になった貯水器２２５内へと流れ込み、上記の動作が繰り返される。中パイプ２２７から流れ出した排水は、その後、家庭内排水路２０２を通って水車２０４へと達し、水車２０４が回転することで、発電機２０５を動かしこれにより、発電することとなるのは、実施の形態１に記載した内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。

ここで、貯水器２２５の大きさは、水車２０４を回転させるのが可能となる水量に設定することで、水車２０４を回転させることができないような少量の排水でも貯水器２２５に溜めることで、水車２０４を回転させて発電させることが可能となり、排水を無駄なく利用して発電に結びつけることができる。

（実施の形態７）
図７は、本発明の第７の実施の形態における家庭用発電システムの図である。なお、上記第１及び第３の実施の形態における家庭用発電システムと同一部分については、同一符号を用いて、その説明を省略する。

本実施の形態における家庭用発電システムは、図７に示すように、家屋２０１内の家庭内排水路２０２と、屋根２１２に降り注ぐ雨を流す排水雨とい２１５を連結して、家庭内の排水と屋根２１２に降った雨を流す総合排水路２２８を形成し、その総合排水路２２８を水車２０４へと繋げたものである。その他の構成は、上記第１、第３の実施の形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

上記構成により、屋根２１２に降り注ぎ排水雨とい２１５に流れ込んだ雨水と、家屋２０１内から排出され家庭内排水路２０２を通って流れ出る排水が、総合排水路２２８で合流し、そして、水車２０４へと流れ込み、水車２０４の回転により、発電機２０５を回転させて発電することとなる。

これにより、家屋２０１からの排水のほとんどを発電に寄与させることができる。

（実施の形態８）
図８は、本発明の第８の実施の形態における家庭用発電システムの図である。なお、上記第１の実施の形態における家庭用発電システムと同一部分については、同一符号を用いて、その説明を省略する。

本実施の形態における家庭用発電システムは、図８に示すように、水車２０４にゴミなどが流入し水車２０４の回転に支障をきたす事の無いようにするため、家庭内排水路２０２の途中に簡易浄化フィルタケース２２９を設けたものである。尚、図８では、簡易浄化フィルタケース２２９を家庭内排水路２０２の途中に設けた例を示したが、上記各実施の形態における排水雨とい２１５、総合排水雨とい２１８、総合排水路２２８に、簡易浄化フィルタケース２２９を設けても良い。尚他の構成は、第１〜７の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

上記構成により、水車２０４にはほぼ清浄な排水や雨水が流れ込むことになるので、水車２０４がゴミつまりなどで停止することなく運転を持続することが可能となる。

これにより、継続的に発電力を得る家庭用発電システムを得ることができる。

（実施の形態９）
図９は、本発明の第９の実施の形態における家庭用発電システムの図である。なお、上記第１の実施の形態における家庭用発電システムと同一部分については、同一符号を用いて、その説明を省略する。

本実施の形態における家庭用発電システムは、図９に示すように、家屋２０１内の上水道の蛇口２３０の吐出口の下方に水車２０４を配したもので、発電機２０５に接続された電線２０６、蓄電池２０７は、第１の実施の形態と同じなので、図示を省くと共にその部分の説明も省略する。

上記構成により、水圧が余っている地域の上水道からの吐出水の勢いを発電に利用したり、蛇口２３０から、洗濯機（図示せず）や浴槽（図示せず）等に水を張るときに、その蛇口２３０から吐出する水道水で、水車２０４を回転させて発電機２０５で発電させることで、水道水を無駄にすることなく、家庭の電力を賄うことが可能となる。

以上のように、本発明にかかる家庭用発電システムは、家庭からの排水や、家庭に降り注ぐ雨水を利用して発電し、家庭の電気機器のエネルギー源として利用が可能となるので、家庭用発電システムとして有用である。

本発明の実施の形態１における家庭用発電システム図 本発明の実施の形態２における家庭用発電システム図 本発明の実施の形態３における家庭用発電システム図 本発明の実施の形態４における家庭用発電システム図 本発明の実施の形態５における家庭用発電システム図 本発明の実施の形態６における家庭用発電システム図 本発明の実施の形態７における家庭用発電システム図 本発明の実施の形態８における家庭用発電システム図 本発明の実施の形態９における家庭用発電システム図 従来の家庭用風力発電システム図

符号の説明

２０１ 家屋
２０２ 家庭内排水路
２０４ 水車
２０５ 発電機
２１０ 雨水
２１４ 上部雨とい（雨とい）
２１５ 排水雨とい
２２１ 一時排水溜め
２２５ 貯水器（一時排水溜め）
２２９ フィルタケース
２３０ 上水道

Claims (9)

1. 水車とそれに連結された発電機とを備え、家庭で得られる排水を前記水車に導いて電力を得るようにした家庭用発電システム。
2. 家庭の敷地内に降った雨を水車に導くようにした請求項１に記載の家庭用発電システム。
3. 家屋の屋根に降った雨を流す雨といの最下位置近傍に水車を配した請求項２に記載の家庭用発電システム。
4. 屋根の周縁に配した複数の雨といを連結し、前記複数の雨といに流れる雨を一箇所に集めて落下させる排水雨といを設け、前記排水雨といより水車に雨を導くようにした請求項３に記載の家庭用発電システム。
5. 家庭内より排出される排水を流す家庭内排水路を設け、前記家庭内排水路から流れ出る前記排水を溜めると共に一定量の前記排水が溜まるとそれを水車に送る一時排水溜めを設けた請求項１に記載の家庭用発電システム。
6. 一時排水溜めをサイフォン構造とした請求項５に記載の家庭用発電システム。
7. 雨水と家庭における他の排水とを合流させて水車に導くようにした請求項１〜６のいずれか１項に記載の家庭用発電システム。
8. 水車へ至る排水を浄化するフィルタケースを設けた請求項１〜７のいずれか１項に記載の家庭用発電システム。
9. 水車とそれに連結された発電機とを備え、上水道に連結された蛇口より吐出する水道水を前記水車に導いて電力を得るようにした家庭用発電システム。