JP2007211651A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 直線翼垂直軸型水車の発電効率を高めることができる発電装置を提供する。
【解決手段】 直線翼垂直軸型水車１０と、その軸１１の回転を受けて発電を行う発電器２０と、河川の脇から突出し、上記水車１０を枢支すると共に、発電器２０及び該水車１０の支持櫓５０をその上に設置してこれらを支える支持フレーム３０と、該支持フレーム３０の反対側に備えられ、地面に固定された固定体たるアンカー４０及び支点体４１とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、直線翼垂直軸型水車による発電装置に関する。

後述する特許文献１及び２では、図５に示すように、風車などに用いられる直線翼垂直軸型のものを水車１００として用い、水を汲み上げるポンプ２００等の動力源として使用されている。

また同じく特許文献３では、上記と同様、図６に示すように、直線翼垂直軸型のものを水車１０２として用い、発電を行う発電装置が開示されている。
実開平５−４２６９３号 実開平５−６１４９２号 特開２００５−２１４１４２

しかし、特許文献１及び２の構成では、そのような水車１００及びポンプ２００を支持するフレーム３００が水中に没して固定されており、流れが強い時には、フレーム３００がゆがみ、その際、水車１００のトルク乃至回転力をポンプ２００などの他の装置に伝達できず、エネルギー変換効率が大きく落ち込むことになる。

また、上記特許文献３の構成のように、橋梁など橋脚４００に、上記直線翼垂直軸型の水車１０２の軸を枢支させる支持部材３０２を設ける構成においても、その支持部材３０２が水中に没したり、少なくとも該支持部材３０２の橋梁固定部が水中に没すれば、上記と同様、水車１０２のトルク乃至回転力をポンプなどの他の装置に伝達できず、エネルギー変換効率が大きく落ち込むことになる。

本発明は、以上のような問題に鑑み創案されたもので、直線翼垂直軸型水車の発電効率を高めることができる発電装置を提供せんとするものである。

そのため本発明に係る構成は、
軸が水流の流れと直交する方向に浸漬された直線翼垂直軸型水車と、該軸の回転を受けて発電を行う発電器とを有する発電装置において、
上記流れの脇から突出し、少なくとも上記水車を枢支する支持フレームと、
該支持フレームの少なくとも一方に備えられ、地面に固定された固定体と
を有することを基本的特徴としている。

また請求項２にかかる構成は、
軸が水流の流れと直交する方向に浸漬された直線翼垂直軸型水車と、該軸の回転を受けて発電を行う発電器とを有する発電装置において、
上記流れを跨いで設置され、少なくとも上記水車を枢支する支持フレームと、
該支持フレームの両端を、地上に固定する固定体と
を有することを特徴としている。

上記構成によれば、いずれも、直線翼垂直軸型水車を枢支する支持フレームが流れの外側の地上部分で固定体により固定されており、水流の勢いなどの影響を受けないため、直線翼垂直軸型水車の発電効率を高めることが可能となる。

また、支持フレームが水中に没せずに、直線翼垂直軸型水車を枢支できるため、上記特許文献１及び２とは異なり、フレームが水中に没してその周りに乱流を発生させることがないため、直線翼垂直軸型水車に対してその周りの流れに乱れを生ぜず、該水車の発電効率をより高めることができるようになる。

本発明の請求項１及び請求項２記載の発電装置によれば、水量や水流の勢いなどに拘わらず、直線翼垂直軸型水車の発電効率を高めることが可能となるという優れた効果を奏し得る。

尚、一般的な小水力発電のシステムは、落差による発電であり、その為に水路の流れを迂回させ貯水池を設け水位に落差をつけ落差によるエネルギで発電する。このようなシステムは、水路を改造し既存の支流を著しく変えるものであり、自然環境に与える負荷がが大きく、おまけに高額の費用も要する。しかし、本発明の構成では、これまでの水路に手を加えることなく、本来の水の流れをそのまま利用するので、自然環境に与える負荷が最小限に抑えることも可能である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図１は、河川の堤防１つの脇から突出するように設置された本願請求項１に係る発電装置の実施形態構成を示す説明図である。また図２は、その上面図を示す。

これらの図において、軸１１が水流の流れと直交する方向に浸漬された直線翼垂直軸型水車１０と、該軸１１の回転を受けて発電を行う発電器２０と、上記河川の堤防１つの脇から突出し、上記水車１０を枢支すると共に、発電器２０及び該水車１０の支持櫓５０をその上に設置してこれらを支える支持フレーム３０と、該支持フレーム３０の、水車１０、発電器２０及び支持櫓５０設置箇所反対側に備えられ、地面に固定された固定体たるアンカー４０及び支点体４１とを備えている。尚、図中２１は、上記発電器２０の変電器である。

上記直線翼垂直軸型水車１０は、揚力型風車と似た構成を有する水車であり、該水車の直線翼で揚力を発生させ、それを最終的に回転トルクに変換する構成である。

上記発電器２０は、上記水車１０の軸１１の回転から、発電を行う構成である。ここで、発電されたものが、上記変電器２１で電圧を変換されて、外部に出力される。

上記支持フレーム３０は、Ｈ型鋼を使用して枠組みしたもので、図２にその骨組みが示されている。そして、左側の河川突出側に、網板状のものが張設されており、その上で作業ができるようになっている。

なお、この支持フレーム３０の作業場所の中央に、発電器２０及び該水車１０の上記支持櫓５０が設置されている。同支持櫓５０は、該支持フレーム３０に垂下された図１に示す直線翼垂直軸型水車１０の軸１１を枢支しており、また水位の上下動に伴って、該直線翼垂直軸型水車１０を昇降させる機構を該支持櫓５０に設置している（図示無し）。またその上方に上記発電器２０が設置され、直線翼垂直軸型水車１０の軸１１と、発電器２０の回転軸とが、接続されている。

上記アンカー４０及び支点体４１は、支持フレーム３０の河川側と反対側に設けられており、そのうち、アンカー４０が支持フレーム３０の端部につき、地中に埋設されたＨ型鋼をその途中でコンクリートで固め、地中に埋設され、それによって支持フレーム３０の端部を、地上で固定している。

また支点体４１は、支持フレーム３０の中央よりアンカー４０側に設けられ、上方に突出したＨ型鋼の上面が支持フレーム３０の下面に当設されて、河川側に突出した支持フレーム３０を、その途中で支えている。

従って、上記支持フレーム３０は、一端がアンカー４０により地上に固定され、途中支点体４１で支持されることにより、河川側に突出した状態で、支持フレーム３０の他側に設けられた直線翼垂直軸型水車１０、支持櫓５０、発電器２０及び変電器２１を、河川上方で支えている。

上記構成によって、直線翼垂直軸型水車１０を枢支する支持フレーム３０が、河川の外側の地上部分で固定体たるアンカー４０により、支点体４１を介して固定されており、河川の流れの勢いなどの影響を該支持フレーム３０自身が直接受けないため、直線翼垂直軸型水車１０による発電器２０の発電効率を高めることが可能となる。

また、支持フレーム３０が水中に没せずに、直線翼垂直軸型水車１０を枢支できるため、直線翼垂直軸型水車１０の周りの流れに乱れが起きず、該水車１０による発電器２０の発電効率をより高めることができる。

一般的な小水力発電のシステムに比べ、河川の水路に手を加えることなく、本来の河川の流れをそのまま利用するので、自然環境に与える負荷が最小限に抑えることも可能である。

図３は、河川の両脇を跨ぐように設置された本願請求項２に係る発電装置の実施形態構成を示す説明図である。また図４は、その上面図を示す。

これらの図において、軸１３が河川の水流の流れと直交する方向に浸漬された直線翼垂直軸型水車１２と、該軸１３の回転を受けて発電を行う発電器２２と、上記河川を跨いで設置され、上記水車１２を枢支すると共に、発電器２２及び該水車１２の支持櫓５２をその上に設置してこれらを支える支持フレーム３２と、該支持フレーム３２の両端を、河川両脇の地上に夫々固定する固定体たる固定構造４２及び４３とを備えている。尚、図中２３は、上記発電器２２の変電器である。

上記直線翼垂直軸型水車１２は、上記実施例１と同じく、揚力型風車と似た構成を有する水車であり、該水車の直線翼で揚力を発生させ、それを最終的に回転トルクに変換する構成である。

上記発電器２２も、上記実施例１と同じく、上記水車１２の軸１３の回転から、発電を行う構成である。ここで、発電されたものが、上記変電器２３で電圧を変換されて、外部に出力される。

上記支持フレーム３２は、Ｈ型鋼を使用して枠組みして、図４に示すような四角い骨組みで構成されている。そして、その枠組み全体の上部に網板状のものが張設されており、跨いだ河川の中央で、作業ができるようになっている。

なお、図面に示されているように、この支持フレーム３２の作業場所の中央に、発電器２２及び該水車１２の上記支持櫓５２が設置されている。同支持櫓５２は、該支持フレーム３２に垂下された図３に示す直線翼垂直軸型水車１２の軸１３を枢支しており、また水位の上下動に伴って、該直線翼垂直軸型水車１２を昇降させる機構を該支持櫓５２に設置している（図示無し）。またその上方に上記発電器２２が設置され、直線翼垂直軸型水車１２の軸１３と、発電器２２の回転軸とが、接続されている。

上記固定構造４２及び４３は、河川を跨いで支持フレーム３２の両端側に設けられている。これらの固定構造４２及び４３は、図４に示すように、支持フレーム３２の端部にオーバーハングのような状態で設けられたＨ型鋼と、それらのオーバーハング部の夫々４カ所から、地中に方向に延出した埋設棒鋼とが溶着されると共に、該埋設棒鋼がコンクリートの基礎中に埋設されており、それによって支持フレーム３２の両端は、地上に固定されている。

従って、上記支持フレーム３２は、その両端が固定構造４２及び４３により地上に固定されることにより、河川を跨ぐ状態で、支持フレーム３２の中央部に設けられた直線翼垂直軸型水車１２、支持櫓５２、発電器２２及び変電器２３を、河川上方において支えている。

上記構成によって、直線翼垂直軸型水車１２を枢支する支持フレーム３２が、河川の外側の地上部分で固定体たる固定構造４２及び４３により、河川を跨ぐ状態で固定されており、河川の流れの勢いなどの影響を該支持フレーム３２自身が直接受けないため、直線翼垂直軸型水車１２による発電器２２の発電効率を高めることが可能となる。

また、支持フレーム３２が水中に没せずに、直線翼垂直軸型水車１２を枢支できるため、直線翼垂直軸型水車１２の周りの流れに乱れが起きず、該水車１２による発電器２２の発電効率をより高めることができる。

一般的な小水力発電のシステムに比べ、河川の水路に手を加えることなく、本来の河川の流れをそのまま利用するので、自然環境に与える負荷が最小限に抑えることも可能である。

尚、本発明の発電装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の発電装置は、河川のみならず、湖や、海上でも利用可能であることは、言うまでもない。

河川の脇から突出するように設置された実施例１に係る発電装置の実施形態構成を示す説明図である。 その上面図である。 河川の両脇を跨ぐように設置された実施例２に係る発電装置の実施形態構成を示す説明図である。 その上面図である。 特許文献１及び２に示された水を汲み上げるポンプ２００に、直線翼垂直軸型の水車を用いた構成を示す説明図である。 特許文献３に示された、直線翼垂直軸型の水車１０２を用いて、発電を行う発電装置の構成を示す説明図である。

符号の説明

１０、１２ 直線翼垂直軸型水車
１１、１３ 軸
２０、２２ 発電器
２１、２３ 変電器
３０、３２ 支持フレーム
４１ 支点体
４２、４３ 固定構造
５０、５２ 支持櫓
１００、１０２ 水車
２００ ポンプ
３００ フレーム
３０２ 支持部材
４００ 橋脚

Claims (2)

1. 軸が水流の流れと直交する方向に浸漬された直線翼垂直軸型水車と、該軸の回転を受けて発電を行う発電器とを有する発電装置において、
   上記流れの脇から突出し、少なくとも上記水車を枢支する支持フレームと、
   該支持フレームの少なくとも一方に備えられ、地面に固定された固定体と
   を有することを特徴とする発電装置。
2. 軸が水流の流れと直交する方向に浸漬された直線翼垂直軸型水車と、該軸の回転を受けて発電を行う発電器とを有する発電装置において、
   上記流れを跨いで設置され、少なくとも上記水車を枢支する支持フレームと、
   該支持フレームの両端を、地上に固定する固定体と
   を有することを特徴とする発電装置。

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