JP2008101574A

JP2008101574A - 小型水力発電装置

Info

Publication number: JP2008101574A
Application number: JP2006286013A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kudo; 敏昭工藤; Toyoaki Aoki; 豊明青木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【課題】自動車のオルタネーター発電機を使用して小水力発電装置を提供する。
【解決手段】この小型水力発電装置は、内部に回転可能に支持された小型水車１及び水車の羽根１６に水を吐出するノズル２０を有し、ノズル２０の吐出口が羽根１６に接近した位置で、かつ水を羽根１６に直角方向に吐出する方向に配置されているタービン１０と、タービン１０の水車１の回転軸１２に回転子が直結された自動車用オルタネーター発電機５と、オルタネーター発電機５の生成電力を蓄電するバッテリーとを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、流水の有するエネルギーを電気に変換する小型の水力発電装置に関するものである。

小型の水力発電装置としては、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た携帯可能な水力発電装置が提案されている（特許文献１参照。）。この提案の水力発電装置では専用の発電機を使用し、しかも発電機を高速で回転させるために増速機を備えているので、コスト高になる欠点がある。
特開２００５−３３０９１９号公報

水力発電装置を低コストに製造するために、自動車用オルタネーター発電機を利用することを検討した。廃棄される自動車に搭載されているオルタネーター発電機は、発電機の機能としてはまだ十分に役に立つものであり、これを再利用することができれば資源の有効理由につながり、地球温暖化防止にも寄与する。

しかしながら、自動車用オルタネーター発電機は高負荷であるために、小水力発電装置に適用することは難しいと考えられ、これまで自動車用オルタネーター発電機を利用した小型水力発電装置は提案されていない。

本発明らは、自動車用オルタネーター発電機を利用して水車で駆動することを検討した結果、水車を高速回転させる構造にすれば、自動車用オルタネーター発電機を作動させることができることを見出し、本発明をなすにいたった。
本発明は、流水の有するエネルギーを利用して自動車用オルタネーター発電機により発電を行なう小型水力発電装置を提供することを目的とするものである。

本発明の小水力発電装置は、内部に回転可能に支持された小型水車及びその水車の羽根に水を吐出するノズルを有し、そのノズルの吐出口が前記羽根に接近した位置で、かつ水を前記羽根に直角方向に吐出する方向に配置されているタービンと、そのタービンの水車の回転軸に回転子が直結された自動車用オルタネーター発電機と、そのオルタネーター発電機の生成電力を蓄電するバッテリーとを備えたものである。
本明細書において、「オルタネーター発電機」の語は、狭義のオルタネーター発電機のみならず、ダイナモ発電機も含む意味で使用している。

オルタネーター発電機は、通常、毎分１５００回転以上の回転を必要とする。本発明のタービンは、小型水車とノズルを有し、そのノズルの吐出口が水車の羽根に接近した位置で、かつ水を羽根に直角方向に吐出する方向に配置されているようにしたので、必要な流量の水をノズルに供給することにより、毎分１５００回転以上の回転を得ることができるようになった。

本発明によれば、小型水力発電装置に専用の発電機を使用せず、自動車のオルタネーター発電機を使用して小型水力発電装置を供給することができる。

図１は本発明を概略的に示したものである。
タービン１０内に設けられた水車１は長径（外周の直径のことで、図１、図２に円で示される水車１の外輪の直径を指す。）が１８０−２００ｍｍ、羽根の数が１１−１３枚からなるものである。水車１の回転軸には回転伝達部４を通して自動車用オルタネーター発電機５が直結されている。生成した電力は送電線６を通して１２Ｖバッテリー７に蓄電する。蓄電した直流電力を出力コネクター８等を介して使用することができるようになっている。

オルタネーター発電機は、一般乗用車用は１２Ｖ直流出力であるが、トラック用オルタネーター発電機は２４Ｖ出力である。本発明ではいずれのオルタネーター発電機も使用することができる。
蓄電した直流電力を直流・交流変換インバーターを介在させて交流電力としても使用できる。

水車１に流水が当たり、水のエネルギーで水車が毎分１５００回以上の回転速度に達すると、この回転が回転伝達部４を介してオルタネーター発電機５を駆動して１２−１４Ｖの直流電力を生成する。

図２にタービン１０の部分の一例を示す。（Ａ）はタービン１０の正面図、（Ｂ）は水車の回転軸に沿った方向に切断した断面図である。
タービン１０はケース１１内に水車１を収容し、水車１の回転軸１２がケース１１の側壁に回転可能に支持されている。水車１は回転軸１２に固定された回転部１４に羽根１６が取り付けられたものである。羽根１６の枚数は１１枚で、半径方向に対して約６０°の傾斜をもって、均一な間隔で配置されている。水車１の長径が１８０ｍｍである。

ケース１１内で他の側壁には水車の羽根１６に水を吐出するノズル２０が設けられている。ノズル２０はその吐出口が羽根１６に接近した位置で、かつ水２２を羽根１６に直角方向に吐出する方向に配置されている。ケース１１の外側にはノズル２０につながり、ノズル２０に流水を供給する流水入口２が設けられている。ケース１１の底部には、水車を回転させた後の水を排出する流水出口３が設けられている。

水車の回転軸１２は回転伝達部４を介して連結部１３によりオルタネーター発電機５に直結されている。本発明では、水車１とオルタネーター発電機５の間に変速ギヤのような増速機構は介在していない。回転伝達部４は軸径２５ｍｍのステンレス製円柱又は円筒である。

オルタネーター発電機５の一例として、ＤＣ１２Ｖ１１０ＡＨＩＴＡＣＨＩＬＲ１１１０−７０１Ｂ−ＭＲを使用した。

この実施例において、谷川から内径５０ｍｍ、長さ１２０ｍのポリエチレンチューブで水を引き、さらに内径４０ｍｍ、長さ１８０ｍのポリエチレンチューブにつないで、タービン１の流水入口２につないだ。このとき、谷川での取水口とタービン１との落差は６５ｍであった。

ノズル２０の吐出口の内径もオルタネーター発電機５の発生電圧に影響する。表１にノズル内径とノズル２０からの水吐出量、オルタネーター発電機５の回転数、発生電圧の関係を示した。

ノズル内径９．２ｍｍの条件の時にオルタネーター発電機５で、およそ４００Ｗを発電することができた。

一実施例を示す概略構成図である。同実施例におけるタービン部分を詳細に示す図であり、（Ａ）はタービン１０の正面図、（Ｂ）は水車の回転軸に沿った方向に切断した断面図である。

符号の説明

１水車
２流水入口
３流水出口
４回転伝達部
５自動車用オルタネーター発電機
６送電線
７バッテリー
１０タービン
１１ケース
１２回転軸
１４回転部
１６羽根
２０ノズル

Claims

内部に回転可能に支持された小型水車及び前記水車の羽根に水を吐出するノズルを有し、該ノズルの吐出口が前記羽根に接近した位置で、かつ水を前記羽根に直角方向に吐出する方向に配置されているタービンと、
前記タービンの水車の回転軸に回転子が直結された自動車用オルタネーター発電機と、
前記オルタネーター発電機の生成電力を蓄電するバッテリーと、
を備えた小型水力発電装置。