JP2008014154A - Floating hydraulic power generator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、従来の水力発電装置では不向きな穏やかな水流を利用し得る浮上水力発電装置に関するものである。 The present invention relates to a floating hydroelectric generator that can use a gentle water flow that is unsuitable for conventional hydroelectric generators.
従来の水力発電装置は、ほとんどが水の落差を利用して発電装置内に水流を導き、その水流により羽根車を回して発電機を駆動することで発電を行っていた。このため従来は、山間部等のごく限られた場所でしか水力発電ができなかった。加えて、従来の水力発電装置は、ダム等の大規模な施設・設備を必要とするため、高額な設備投資が必要であった。 Most of the conventional hydroelectric generators generate electricity by using a water drop to guide a water flow into the power generator and driving the generator by turning an impeller by the water flow. For this reason, conventionally, hydropower generation was possible only in a limited area such as a mountainous area. In addition, the conventional hydroelectric generators require large-scale facilities and equipment such as dams, and thus require large capital investment.
それゆえこの発明は、以下の課題を有利に解決することを目的としている。
1.ダム等に高額な設備投資をすることなく、川の流れや海の干満等による無尽蔵な水流エネルギーを電気エネルギーに変換する。
2.水深の浅い水流と深い水流との何れも利用可能とし、かつ水位の上下に随時に対応する。
3.水運への支障を回避する。
4.設置および撤去を容易に行えるようにする。
5.装置の構造を簡素化して初期投資および運用コストを低く抑える。
Therefore, an object of the present invention is to advantageously solve the following problems.
1. Without making expensive capital investment in dams, infinite water flow energy from river flows and sea tides is converted into electrical energy.
2. Both shallow water flow and deep water flow can be used, and correspond to the upper and lower water levels as needed.
3. Avoid obstacles to water transport.
4). Make installation and removal easy.
5. Simplify equipment structure to keep initial investment and operating costs low.
上記目的を達成するためのこの発明の浮上水力発電装置は、発電機と、水流中で所定場所に浮動状態で位置決めされて前記発電機をその水流に浮かせる浮体と、前記浮体に上下方向に巻き付けられ、その浮体の周囲を連続的に移動可能にその浮体に支持されて、前記水流の前後方向に延在するように配置される環状部材と、前記環状部材に支持されるとともに前記水流により附勢される複数のブレードと、前記浮体の周囲での前記環状部材の移動を前記発電機に伝動する伝動機構と、を具えてなるものである。 In order to achieve the above object, a floating hydroelectric generator of the present invention includes a generator, a floating body that is positioned in a floating position in a water stream and floats the generator in the water stream, and is wound around the floating body in a vertical direction. An annular member that is supported by the floating body so as to be continuously movable around the floating body and is arranged to extend in the front-rear direction of the water flow, and is supported by the annular member and attached by the water flow. And a plurality of blades to be energized, and a transmission mechanism for transmitting the movement of the annular member around the floating body to the generator.
かかる浮上水力発電装置にあっては、浮体が、水流中で所定場所に浮動状態で位置決めされて発電機をその水流に浮かせ、その浮体に上下方向に巻き付けられるとともにその浮体の周囲を連続的に移動可能にその浮体に支持されて水流の前後方向に延在するように配置される環状部材に支持された複数のブレードのうち、水流の水面下に位置するものが水流により附勢されて、環状部材の水面下に位置する部分を浮体の周囲で下流方向へ移動させ、その環状部材の移動を伝動機構が発電機に伝動することで、発電機が駆動されて発電を行う。 In such a floating hydroelectric generator, the floating body is positioned in a predetermined position in the water stream so that the generator floats in the water stream, and is wound around the floating body in the vertical direction and continuously around the floating body. Among a plurality of blades supported by an annular member that is movably supported by the floating body and is arranged so as to extend in the front-rear direction of the water flow, those located below the surface of the water flow are energized by the water flow, A portion located below the water surface of the annular member is moved in the downstream direction around the floating body, and the transmission mechanism transmits the movement of the annular member to the generator, whereby the generator is driven to generate power.
従って、この発明の浮上水力発電装置によれば、浮体が発電機を水流に浮かせるとともに複数のブレードを支持するので、水深の深い浅いにかかわらず複数のブレードで発電機を駆動して発電し、水流エネルギーを電気エネルギーに変換することができ、しかも浮体が水流中で所定場所に浮動状態で位置決めされているので、水位の上下に随時に対応することができる。そして浮体およびブレードの幅を水流の幅より狭くすることで、水運への支障を回避することができる。 Therefore, according to the floating hydroelectric generator of the present invention, the floating body floats the generator in the water flow and supports the plurality of blades, so that the generator is driven by the plurality of blades regardless of the shallow depth of water, and power is generated. Water current energy can be converted into electric energy, and the floating body is positioned in a floating position in the water flow in a floating state, so that it is possible to respond to the upper and lower water levels as needed. And by making the width of the floating body and the blade narrower than the width of the water flow, troubles in water transportation can be avoided.
なお、この発明においては、前記浮体を水流中で所定場所に浮動状態で位置決めする手段は、陸上や水中等に設けられた支柱等の固定構造物に前記浮体を直接昇降可能に支持する構造物でも良いが、前記浮体をその固定構造物に連結するロープやチェーンやワイヤー等の索条でも良い。このように索条を用いれば、浮体を水流中で容易に所定場所に浮動状態で位置決めすることができるとともに、当該浮上水力発電装置の設置および撤去を容易に行うことができる。 According to the present invention, the means for positioning the floating body in a floating state in a water stream is a structure that supports the floating body so that it can be moved up and down directly on a fixed structure such as a support provided on land or in water. However, a rope such as a rope, a chain, or a wire that connects the floating body to the fixed structure may be used. If the rope is used in this way, the floating body can be easily positioned in a floating position in the water stream, and the floating hydroelectric generator can be easily installed and removed.
また、この発明においては、前記発電機は、前記浮体に内蔵されていても良い。このようにすれば、当該浮上水力発電装置の構造をより簡素化し得て、初期投資および運用コストを低く抑えることができる。 Moreover, in this invention, the said generator may be incorporated in the said floating body. In this way, the structure of the floating hydroelectric generator can be further simplified, and initial investment and operation costs can be kept low.
さらに、この発明においては、前記浮体は、前記ブレードと水底との干渉を防止するストッパーを具えていても良い。このようにすれば、不測の事態等により水深が浅くなり過ぎた場合でも、ブレードと水底との干渉をストッパーで防止して、当該浮上水力発電装置の破損を回避することができる。 Furthermore, in this invention, the said floating body may be provided with the stopper which prevents interference with the said blade and a water bottom. In this way, even when the water depth becomes too shallow due to unforeseen circumstances, the interference between the blade and the bottom of the water can be prevented by the stopper, and damage to the floating hydroelectric generator can be avoided.
そして、この発明の浮上水力発電装置は、前記浮上水力発電装置を前記水流の前後方向および左右方向の少なくとも一方に複数連結する連結手段をさらに具えていても良い。このようにすれば、当該浮上水力発電装置を連結手段で複数、水流の幅等に応じてその水流の前後方向や左右方向に適宜連結することができるので、水流のエネルギーをより効率良く利用することができる。 The floating hydroelectric generator of the present invention may further include a connecting means for connecting a plurality of the floating hydroelectric generators to at least one of the water flow in the front-rear direction and the left-right direction. In this way, a plurality of the floating hydroelectric generators can be appropriately connected in the front-rear direction and the left-right direction of the water flow according to the width of the water flow, etc. by the connecting means, so that the energy of the water flow is used more efficiently. be able to.
以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図1は、この発明の浮上水力発電装置の一実施例の全体的な外観を示す斜視図、図2は、上記実施例の浮上水力発電装置を水流の前後方向に複数連結するとともに最前部の浮上水力発電装置を水流中で所定場所に浮動状態で位置決めした状態を示す斜視図、図3は、上記実施例の浮上水力発電装置をバケット付きベルトを除いた状態で示す斜視図、そして図4は、上記実施例の浮上水力発電装置をバケット付きベルトと発電機と伝動機構の一部とを除いた状態で示す分解斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the overall appearance of an embodiment of the floating hydroelectric generator according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a plurality of floating hydroelectric generators according to the above embodiment connected in the front-rear direction of the water flow. FIG. 3 is a perspective view showing a state where the forefront floating hydroelectric generator is positioned in a floating state in a water stream in a floating state, and FIG. 3 is a perspective view showing the floating hydroelectric generator of the above embodiment in a state where a bucket with a bucket is removed; FIG. 4 is an exploded perspective view showing the floating hydroelectric generator of the above embodiment in a state where the belt with bucket, the generator, and a part of the transmission mechanism are removed.
この実施例の浮上水力発電装置は、長手方向中央部に長円形状の貫通穴1aを持つとともに長手方向両端部に連結用の小穴1bを持つ厚板状のフレーム1と、そのフレーム1の貫通穴1aに嵌合する長円形状の凸部2aを各々持つ、互いにフレーム1に関して対称の形状の二個の内側浮体2と、後述する前歯車7および後歯車8の間で長手方向に延在して二個の内側浮体2の外側面にそれぞれ密接される凸部3aを持つ、互いにフレーム1に関して対称の形状の二個の外側浮体3とを具えている。
The floating hydroelectric generator of this embodiment includes a thick plate-like frame 1 having an oval through hole 1a at the center in the longitudinal direction and small holes 1b for connection at both ends in the longitudinal direction, and through the frame 1 Extending in the longitudinal direction between two inner
ここで、上記二個の内側浮体2は各々、長手方向両端部の軸受穴2bと、それら軸受穴2bの内側に位置する二つの固定ボルト挿通穴2cと、中央部にフレーム1に向いて位置する発電機用凹部2dとをさらに有している。また、上記二個の外側浮体3は各々、内側浮体2の固定ボルト挿通穴2cと軸線方向に整列する二つの固定ボルト挿通穴3bを有している。そしてこれら二個の内側浮体2および二個の外側浮体3は、二個の内側浮体2の間にフレーム1を挟んで長円形状の凸部2aを貫通穴1aに嵌合させた状態で、各々固定ボルト挿通穴2cと固定ボルト挿通穴3bとを貫通する長尺の二本の固定ボルト4と、それらの固定ボルト4の先端部に締着される二個のナット5とにより、図3に示すように、互いにおよびフレーム1とも一体的に組み立てられる。
Here, the two inner
なお、これら内側浮体2および外側浮体3は各々、例えば繊維強化プラスチック(FRP)等により中空に形成するとともにその内部を水密にして沈まないようにしても良く、あるいはその内部に発泡スチロール等の発泡材を充填して沈まないようにしても良い。
Each of the inner floating
この実施例の浮上水力発電装置はまた、各々二個ずつの上記前歯車7および後歯車8と、二個の通常の発電機9と、図5に示す如き、チェーン式伝導機構10とを具えており、ここで、前歯車7および後歯車8はそれぞれ支持軸7a,8aをその歯車と一体に有し、チェーン式伝導機構10は、二個の前歯車7の支持軸7aと両端部がスプライン結合する駆動軸11および、その駆動軸11に一体に設けられた駆動スプロケット12と、二個の発電機9の入力軸9aと両端部がスプライン結合する被駆動軸13および、その被駆動軸13に一体に設けられた、駆動スプロケット12より小径の被駆動スプロケット14と、それら駆動スプロケット12および被駆動スプロケット14に巻き掛けられた環状チェーン15とから構成されていて、二個の前歯車7の回転を増速して発電機9の入力軸9aに伝える。
The floating hydroelectric generator of this embodiment also includes two
なお、二個の前歯車7の支持軸7aは、図1のA−A線に沿う断面図である図6に示すように、二個の内側浮体2の前方側(図4では左方)の端部に設けられた上記軸受穴2bと、それらの軸受穴2bに回転自在に支持された上記駆動軸11とによって回転自在に支持されている。その一方、二個の後歯車8の支持軸8aは、図4に示すように、それらの支持軸8aと両端部がスプライン結合する連結軸16により互いに連結されるとともに、二個の内側浮体2の後方側(図4では右方)の端部に設けられた上記軸受穴2bと、それらの軸受穴2bに回転自在に支持された上記連結軸16とによって回転自在に支持されている。
The
そして、被駆動軸13は、図1のB−B線に沿う断面図である図7に示すように、二個の発電機9の入力軸9aにより支持されており、それらの発電機9は、二個の内側浮体2の凹部2d内にそれぞれ水密に収容されてそれらの内側浮体2により支持されている。
The driven
この実施例の浮上水力発電装置はさらに、各々フレーム1の片側の内側浮体2および外側浮体3に上下方向に巻き付けられ、それらの浮体2,3の周囲を連続的に移動可能に前歯車7および後歯車8に巻き掛けられてそれらの浮体2,3に支持され、それらの浮体2,3の長手方向ひいては水流の前後方向に延在するように配置される、環状部材としての例えば合成ゴム製の二本の環状ベルト17と、それらの環状ベルト17にヒンジ18を介して図1では浮体3の上側に示す倒れ姿勢と図1では浮体3の下側に示す起き上がり姿勢との間で起倒可能に支持されるとともに水流により附勢される複数の、ブレードとしてのバケット19とを具えている。
The floating hydroelectric generator of this embodiment is further wound around the inner floating
ここで、各バケット19は、図1に示すように、上記起き上がり姿勢で図1では左方に開口する凹部19aを有し、浮体3の下側に位置するときには自重および水流の勢いで起き上がり姿勢になって、水流の水をその凹部19aで受けることで水流により附勢され、その附勢力を環状ベルト17に伝達する。そして浮体3の上側に位置するときには、自重で上記倒れ姿勢になって風圧や跳ねかかる水の抵抗を受けないようにする。
Here, as shown in FIG. 1, each
また、二本の環状ベルト17は各々、図8および図9に示すように、その環状ベルト17の内周面の幅方向中央部に位置して長手方向に沿って延在するラック状の歯17aを有し、このラック状の歯17aは前歯車7および後歯車8の歯と噛合して、バケット19から環状ベルト17に与えられる附勢力を前歯車7に効率良く伝達する。
Further, as shown in FIGS. 8 and 9, each of the two
そして、二個の発電機9が発電した電力は、フレーム1を貫通する出力ケーブル20によってこの実施例の浮上水力発電装置の外部に取り出される。なお、出力ケーブル20にはプラグ21が設けられており、出力ケーブル20は、このプラグ21を他の当該実施例の浮上水力発電装置のフレーム1に設けられた図示しないソケットに差し込むことで、図2に示すように、他の当該実施例の浮上水力発電装置内の出力ケーブルに接続することもできる。
Then, the electric power generated by the two
かかるこの実施例の浮上水力発電装置にあっては、例えば図2に示すように、一台のこの実施例の浮上水力発電装置のフレーム1の前側(図1では左方)の端部を、河川の水流中に立設された支柱22に索条としてのチェーン23で連結するとともに、その浮上水力発電装置のフレーム1の後側(図1では右方)の端部に、もう一台のこの実施例の浮上水力発電装置のフレーム1の前側(図1では左方)の端部を、同様にチェーン23で連結して、これらの浮上水力発電装置を浮体2,3の浮力で水流中に浮かべると、これらの浮上水力発電装置の浮体2,3が、図2中矢印Fで水流の方向を示すその水流中で支柱22に対し下流側となる所定場所に浮動状態で位置決めされて発電機9をその水流に浮かせ、それらの浮体2,3に上下方向に巻き付けられるとともにそれらの浮体2,3の周囲を連続的に移動可能にそれらの浮体2,3に支持されて水流の前後方向に延在するように配置される環状ベルト17に支持された複数のバケット19のうち、水流の水面下に位置するものが水流により附勢されて、環状ベルト17の水面下に位置する部分を浮体2,3の周囲で下流方向へ移動させ、その環状ベルト17の移動を伝動機構10が発電機9に伝動することで、発電機9が駆動されて発電を行う。
In such a floating hydroelectric generator of this embodiment, for example, as shown in FIG. 2, the front end (left side in FIG. 1) of the frame 1 of the floating hydroelectric generator of this embodiment, A chain 23 as a rope is connected to a
従って、この実施例の浮上水力発電装置によれば、浮体2,3が発電機9を水流に浮かせるとともに複数のバケット19を支持するので、水深の深い浅いにかかわらず複数のバケット19で発電機9を駆動して発電し、水流エネルギーを電気エネルギーに変換することができ、しかも浮体2,3が支柱22にチェーン23で連結されて水流中で所定場所に浮動状態で位置決めされているので、水位の上下に随時に対応して上下することができる。そして浮体2,3およびバケット19の幅を水流の幅より狭くすることで、水運への支障を回避することができる。
Therefore, according to the floating hydroelectric generator of this embodiment, since the floating
また、この実施例の浮上水力発電装置によれば、浮体2,3を水流中で所定場所に浮動状態で位置決めする手段がチェーン23であるので、浮体2,3を水流中で容易に所定場所に浮動状態で位置決めすることができるとともに、当該浮上水力発電装置の設置および撤去を容易に行うことができる。
Further, according to the floating hydropower generator of this embodiment, the means for positioning the floating
さらに、この実施例の浮上水力発電装置によれば、発電機9は内側浮体2に内蔵されているので、当該浮上水力発電装置の構造をより簡素化し得て、初期投資および運用コストを低く抑えることができる。
Furthermore, according to the floating hydroelectric generator of this embodiment, since the
さらに、この実施例の浮上水力発電装置によれば、当該浮上水力発電装置を水流の前後方向に複数連結する連結手段としてのチェーン23をさらに具えていることから、当該浮上水力発電装置を複数、水流の幅等に応じてその水流の前後方向に適宜連結することができるので、水流のエネルギーをより効率良く利用することができる。 Furthermore, according to the floating hydroelectric generator of this embodiment, since the chain 23 is further provided as a connecting means for connecting the floating hydroelectric generator in the front-rear direction of the water flow, a plurality of the floating hydroelectric generators are provided. Since it can be appropriately connected in the front-rear direction of the water flow according to the width of the water flow, the energy of the water flow can be used more efficiently.
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば浮体2は、例えばその浮体2の側面にバケット19から多少離されて添設されるとともにその側面から下方に突出してバケット19と水底との干渉を防止する板状のストッパーを具えていても良く、このようにすれば、不測の事態等により水深が浅くなり過ぎた場合でも、ブレードと水底との干渉をそのストッパーで防止して、当該浮上水力発電装置の破損を回避することができ、さらにそのストッパーで水流を整流して後方のバケット19にも導くことができる。
While the present invention has been described based on the illustrated examples, the present invention is not limited to the above-described examples and can be appropriately changed within the scope of the claims. For example, the floating
また、例えば、バケット19に代えて板状ブレードを用い、その板状ブレードを環状ベルト17に固設しても良く、このようにすればブレードを安価に設けることができる。さらに、各環状ベルト17に代えて二本の環状チェーンをスプロケットに掛け渡して用い、それらの環状チェーンでブレードの両端部を支持しても良い。さらに、チェーン式伝動機構10に代えて歯車式伝動機構等を用いても良く、あるいは前歯車7の支持軸7aに発電機9の入力軸9aを整列させてそれらを伝動機構としてのカップリングで繋いでも良い。
Further, for example, a plate-like blade may be used in place of the
そして、この発明の浮上水力発電装置は、単独で用いても良く、また例えば棒状部材等によって水流の左右方向(幅方向)に複数連結して用いても良く、さらにそれらと上記実施例のように水流の前後方向への複数連結したものと組み合わせて用いても良い。さらにこの発明の浮上水力発電装置は、河川の水流だけでなく、海に面した運河等における潮の干満で生ずる水流中に浮かべて用いることもできる。 The floating hydroelectric generator of the present invention may be used alone, or may be used by being connected in a plurality in the left and right direction (width direction) of the water flow by, for example, a rod-like member or the like. Alternatively, a plurality of water streams connected in the front-rear direction may be used in combination. Furthermore, the floating hydroelectric generator of the present invention can be used not only in the river water stream but also in the water stream generated by tides in a canal or the like facing the sea.
かくしてこの発明の浮上水力発電装置によれば、浮体が発電機を水流に浮かせるとともに複数のブレードを支持するので、水深の深い浅いにかかわらず複数のブレードで発電機を駆動して発電し、水流エネルギーを電気エネルギーに変換することができ、しかも浮体が水流中で所定場所に浮動状態で位置決めされているので、水位の上下に随時に対応することができる。そして浮体およびブレードの幅を水流の幅より狭くすることで、水運への支障を回避することができる。 Thus, according to the floating hydroelectric generator of the present invention, since the floating body floats the generator in the water flow and supports the plurality of blades, the generator is driven by the plurality of blades regardless of whether the water depth is deep or shallow. Energy can be converted into electric energy, and since the floating body is positioned in a floating state in a water stream in a floating state, it can correspond to the upper and lower levels of the water level as needed. And by making the width of the floating body and the blade narrower than the width of the water flow, troubles in water transportation can be avoided.
1 フレーム
1a 貫通穴
1b 小穴
2 内側浮体
2a 凸部
2b 軸受穴
2c 固定ボルト挿通穴
2d 発電機用凹部
3 外側浮体
3a 凸部
3b 固定ボルト挿通穴
4 固定ボルト
5 ナット
7 前歯車
7a 支持軸
8 後歯車
8a 支持軸
9 発電機
9a 入力軸
10 チェーン式伝動機構
11 駆動軸
12 駆動スプロケット
13 被駆動軸
14 被駆動スプロケット
15 環状チェーン
16 連結軸
17 環状ベルト
17a 歯
18 ヒンジ
19 バケット
19a 凹部
20 出力ケーブル
21 プラグ
22 支柱
23 チェーン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frame 1a Through-hole 1b
Claims (4)
水流中で所定場所に浮動状態で位置決めされて前記発電機をその水流に浮かせる浮体と、
前記浮体に上下方向に巻き付けられるとともにその浮体の周囲を連続的に移動可能にその浮体に支持されて、前記水流の前後方向に延在するように配置される環状部材と、
前記環状部材に支持されるとともに前記水流により附勢される複数のブレードと、
前記浮体の周囲での前記環状部材の移動を前記発電機に伝動する伝動機構と、
を具えてなる、浮上水力発電装置。 A generator,
A floating body positioned in a floating position in a water stream and floating the generator in the water stream;
An annular member wound around the floating body in the vertical direction and supported by the floating body so as to be continuously movable around the floating body, and arranged to extend in the front-rear direction of the water flow;
A plurality of blades supported by the annular member and energized by the water flow;
A transmission mechanism for transmitting the movement of the annular member around the floating body to the generator;
A floating hydroelectric power generator.
The floating hydroelectric generator according to any one of claims 1 to 3, further comprising connecting means for connecting a plurality of the floating hydroelectric generators to at least one of the front-rear direction and the left-right direction of the water flow.
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