JP2008271704A - Electric power generating system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力、水力、電磁力および太陽光を利用して発生させた電力を家屋や事業所の負荷に給電するための発電システムに関する。 The present invention relates to a power generation system for supplying electric power generated by using wind power, hydraulic power, electromagnetic force, and sunlight to a load of a house or a business establishment.
化石燃料の大量消費による二酸化炭素の増加およびこれによる地球温暖化、さらには枯渇が目前に迫っている今日、代替エネルギーについて様々な新しい提案および試みがなされている。 Today, as carbon dioxide increases due to large consumption of fossil fuels and global warming due to this increase, and depletion is imminent, various new proposals and attempts have been made for alternative energy.
その一例として、庭先に設置した風力発電機を駆動するもの(例えば、特許文献1参照)や、家庭や事業所で使用されている上下水道の取り入れ口に発電機を設置し、この発電機を水流、水圧によって駆動するもの(例えば、特許文献2参照)などがある。
しかしながら、従来の風力発電機にあっては、風力が弱いときや風力が得られないときには、充電バッテリおよび負荷に対し必要とする電力を供給できない場合があり、電気機械や家電品の使用に制約を受けたり、商用電源を併用する必要に迫られたりする。商用電源を使用した場合には、電力コストが嵩むこととなる。 However, with conventional wind power generators, when the wind power is weak or when wind power cannot be obtained, the necessary power may not be supplied to the rechargeable battery and the load, which restricts the use of electric machines and household appliances. Or need to use commercial power together. When a commercial power source is used, the power cost increases.
また、従来の水力発電機にあっては、水流、水圧の取り入れ口等への施工が複雑、面倒であり、しかも水圧、水流を発電機の駆動力に変換する効率、つまり発電効率が決して高くないという問題があった。さらに、上水道管には水の使用時のみしか水流、水圧が発生しないため、水力発電単独では給電電力量が極めて少なく、従って商用電源を高い時間割合で併用する必要があった。この結果、電力コストが嵩むという現実があった。 In addition, conventional hydroelectric generators are complicated and troublesome to install water flow and water pressure intakes, and the efficiency of converting water pressure and water flow into the driving force of the generator, that is, the power generation efficiency is never high. There was no problem. Furthermore, since water flow and water pressure are generated in the water supply pipe only when water is used, hydroelectric power generation alone has a very small amount of power supply, and therefore, it is necessary to use a commercial power source at a high rate of time. As a result, there has been a reality that power costs increase.
本発明は前記のような課題に着目してなされたものであり、風力、磁力、水力および太陽光の各エネルギーを平行(同時)利用可能または順次利用可能にすることによって、商用電源への接続時間(商用電力の利用時間)を抑えながら、充電バッテリおよびコンセントを通じて家屋や事業所の負荷に必要とするレベルの電力を常時安定供給できるようにする発電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and can be connected to a commercial power source by making each of wind energy, magnetic force, hydraulic power and solar energy available in parallel (simultaneous) or sequentially. An object of the present invention is to provide a power generation system capable of constantly supplying a level of power required for a load of a house or a business through a rechargeable battery and an outlet while suppressing time (utilization time of commercial power).
前記目的達成のために、本発明にかかる発電システムは、風力発電機、水力発電機、磁力発電機および太陽光発電器と、風力発電機、水力発電機および磁力発電機が発生する電力を整流する整流器と、該整流器および前記太陽光発電器が出力する直流電力を充電する充電バッテリと、前記直流電力を商用電源周波数の交流電圧に変換し、負荷へ供給するインバータと、遮断器を介して前記負荷に商用電力を供給する商用電源と、を備えることを特徴とする。 To achieve the above object, a power generation system according to the present invention includes a wind power generator, a hydroelectric power generator, a magnetic power generator, and a solar power generator, and rectifies power generated by the wind power generator, the hydroelectric power generator, and the magnetic power generator. A rectifier that performs charging, a charging battery that charges DC power output from the rectifier and the solar power generator, an inverter that converts the DC power into an AC voltage of a commercial power frequency, and supplies the AC voltage to a load, and a circuit breaker And a commercial power supply for supplying commercial power to the load.
この構成により、風力発電機、水力発電機、磁力発電機および太陽光発電器のいずれが発生する電力を、充電バッテリに充電を行いながら負荷に供給することができる。従って、これらの発電機のうちいずれかの発電電力が少なくても、あるいは発電電力が全く得られない場合でも、残るいずれかの発電機から引き続き発電電力を充電バッテリおよび負荷に供給することができる。この結果、商用電源の消費電力を抑えることができる。 With this configuration, the power generated by any of the wind power generator, the hydroelectric power generator, the magnetic power generator, and the solar power generator can be supplied to the load while charging the charging battery. Therefore, even if any one of these generators has a small amount of generated power or when no generated power is obtained, the generated power can be continuously supplied to the charging battery and the load from any remaining generator. . As a result, the power consumption of the commercial power supply can be suppressed.
また、本発明にかかる発電システムの前記風力発電機および水力発電機は、風力発電機の風力で回転する風車および水力発電機の水流・水圧で回転する回転体、を駆動する磁力回転機を内蔵することを特徴とする。
これにより風力発電機では、風車を回転する風力の発生がない場合や風力の発生が少ない場合でも、磁力回転機で風車を回転して発電できるし、水力発電機では、回転体を回転する水流・水圧の発生がない場合や少ない場合でも磁力回転機で回転体を回転して発電できる。
In addition, the wind power generator and the hydroelectric generator of the power generation system according to the present invention include a magnetic rotator that drives a windmill that rotates with the wind power of the wind power generator and a rotating body that rotates with the water flow / water pressure of the hydroelectric generator. It is characterized by doing.
As a result, the wind power generator can generate power by rotating the windmill with a magnetic rotating machine even when there is no wind power that rotates the windmill or when there is little wind power generation.・ Even when no or little water pressure is generated, the rotating body can be rotated by a magnetic rotating machine to generate electricity.
また、本発明にかかる発電システムの前記風力発電機および水力発電機は、それぞれの発電機を回転駆動して発電する磁力回転機を内蔵することを特徴とする。
これにより風力発電機では、風車を回転する風力の発生がない場合や少ない場合でも、また、水力発電機では、回転体(タービンや風車)を回転する水流・水圧の発生がない場合や少ない場合でも、磁力回転機で発電機を回転駆動して発電することができる。
In addition, the wind power generator and the hydroelectric power generator of the power generation system according to the present invention are characterized in that a magnetic rotator that generates electric power by rotating each power generator is incorporated.
As a result, wind power generators have no or little wind power to rotate the windmill, and hydropower generators have no or little water flow or water pressure to rotate the rotating body (turbine or windmill). However, it is possible to generate electric power by rotating the generator with a magnetic rotating machine.
また、本発明にかかる発電システムは、前記磁力発電機が、複数の界磁側マグネットとこれらの界磁側マグネットの内側に配置された電機子側マグネットとの反発力を利用して得られる回転力により発電機本体を駆動するものであることを特徴とする。 Further, the power generation system according to the present invention is such that the magnetic power generator is obtained by utilizing a repulsive force between a plurality of field side magnets and an armature side magnet disposed inside the field side magnets. The generator body is driven by force.
この構成により、当初に電機子側マグネットに回転力を外部から与えて始動させた後は、界磁側マグネットと電機子側マグネットとの相対的な反発力を利用して、電機子の回転を継続させることができる。従って、この電機子に連結されて駆動される発電機本体は、電力を継続して発生し続けることができる。 With this configuration, after the armature side magnet is initially started by applying a rotational force from the outside, the relative repulsive force between the field side magnet and the armature side magnet is used to rotate the armature. Can continue. Therefore, the generator body connected to and driven by this armature can continue to generate electric power.
また、本発明にかかる発電システムは、前記風力発電機が、風力・風向計の風車の回転力を電力に変換するものであることを特徴とする。
この構成により、風力発電機を、風力を回転力に高効率変換する既存の風力・風向計を用いて構成することができ、高い発電効率を得ることができる。
Moreover, the power generation system according to the present invention is characterized in that the wind power generator converts the rotational force of the wind turbine of the wind power / wind vane into electric power.
With this configuration, the wind power generator can be configured using an existing wind / wind direction meter that converts wind power into rotational force with high efficiency, and high power generation efficiency can be obtained.
また、本発明に係る発電システムは、前記風力発電機が、風力計の風車の回転力を電力に変換するものであることを特徴とする。
この構成により、風力発電機を、風力を回転力に高効率変換する既存の風力計を用いて構成することができ、高い発電効率を得ることができる。
Further, the power generation system according to the present invention is characterized in that the wind power generator converts a rotational force of a windmill of an anemometer into electric power.
With this configuration, the wind power generator can be configured using an existing anemometer that converts wind power into rotational force with high efficiency, and high power generation efficiency can be obtained.
また、本発明に係る発電システムは、前記水力発電機が、上水道管を流れる水の水流、水圧を電力に変換するものであることを特徴とする。
この構成により、これまで利用されて来なかった上水道管に流れる水の水流、水圧により得られる発電電力によって、他の発電機が発生する電力の不足分や充電バッテリの充電電圧の不足分を補填することができる。
Moreover, the power generation system according to the present invention is characterized in that the hydroelectric generator converts water flow and water pressure flowing through a water pipe into electric power.
This configuration compensates for the shortage of power generated by other generators and the charge voltage of the rechargeable battery by the generated water flow and water pressure flowing through the water pipes that have not been used so far. can do.
また、本発明に係る発電システムは、前記太陽光発電器が、太陽電池パネルであることを特徴とする。
この構成により、太陽電池パネルで発生する発電電力により、この太陽電池パネルとともに平行駆動される風力発電機や水力発電機で発生した発電電力の不足分を補填することができる。
In the power generation system according to the present invention, the solar power generator is a solar cell panel.
According to this configuration, the generated power generated by the solar battery panel can compensate for the shortage of the generated power generated by the wind power generator or the hydroelectric generator driven in parallel with the solar battery panel.
また、本発明に係る発電システムは、水流が得られる給水管の途中に接続可能な接続官と、該接続管の途中にシール手段を介して連設され、かつ該接続管を流れる水の水流、水圧を受けて回転するブレードを内部に持ったリング状の回転体と、該回転体の回転力を受けて駆動されて、電力を発生する発電機と、を備えることを特徴とする。 In addition, the power generation system according to the present invention includes a connecting officer connectable in the middle of a water supply pipe from which a water flow is obtained, and a water flow that is connected to the middle of the connecting pipe via a sealing means and flows through the connecting pipe. And a ring-shaped rotator having a blade that rotates in response to water pressure, and a generator that is driven by the rotational force of the rotator to generate electric power.
この構成により、ブレード以外に水流を妨げる部分の少ない回転体を、水圧、水流によって高効率にて回転させることができ、従ってこの回転体の回転力を受ける発電機も効率よく駆動することができる。また、保守、点検や修理の際における接続管の給水管への着脱と回転体の接続管への着脱がそれぞれ容易であるため、接続管の交換や回転体の交換が容易になる。 With this configuration, it is possible to rotate a rotating body having a small portion other than the blade that obstructs the water flow with high efficiency by the water pressure and the water flow. Therefore, the generator receiving the rotational force of the rotating body can also be driven efficiently. . Moreover, since the attachment / detachment of the connection pipe to / from the water supply pipe and the attachment / detachment of the rotating body to / from the connection pipe during maintenance, inspection, and repair are easy, the exchange of the connection pipe and the exchange of the rotating body are facilitated.
また、本発明に係る発電システムは、前記回転体が、接続管に対して着脱可能であることを特徴とする。
この構成により、回転体のブレードに付着した汚れや回転体の内部に堆積した金属粉や砂などの排出処理を簡単に実施することができる。
Moreover, the power generation system according to the present invention is characterized in that the rotating body is detachable from the connecting pipe.
With this configuration, it is possible to easily carry out discharge processing of dirt adhering to the blade of the rotating body, metal powder, sand, etc. accumulated inside the rotating body.
本発明によれば、風力、水力、電磁力および太陽光の各エネルギーを並行利用可能または順次利用可能にすることによって、商用電源への接続時間(商用電力の利用時間)を抑えながら、充電バッテリおよびコンセントを通じて家屋や事業所などの負荷に対し、必要とするレベルの電力を常時安定供給することができる。 According to the present invention, by making each energy of wind power, hydraulic power, electromagnetic power and solar light available in parallel or sequentially, the charging battery can be used while suppressing the connection time to the commercial power source (utilization time of commercial power). In addition, a necessary level of power can be constantly supplied stably to a load of a house or business office through an outlet.
以下に、本発明の実施の形態による発電システムを、図面を参照しながら説明する。
本実施の形態に係る発電システムは、基本的に、風力発電機、水力発電機、磁力発電機および太陽光発電器と、風力発電機、水力発電機および磁力発電機が発生する電力を整流する整流器と、この整流器および前記太陽光発電器が出力する直流電力を充電する充電バッテリとを有し、インバータを用いて前記直流電力を商用電源周波数の交流電圧に変換して、負荷へ供給するとともに、商用電源から遮断器を介して前記負荷に商用電力を供給するという構成である。
Hereinafter, a power generation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The power generation system according to the present embodiment basically rectifies the power generated by the wind power generator, the hydroelectric power generator, the magnetic power generator, and the solar power generator, and the wind power generator, the hydroelectric power generator, and the magnetic power generator. A rectifier and a charging battery that charges the DC power output from the rectifier and the solar power generator, converts the DC power into an AC voltage of a commercial power frequency using an inverter, and supplies the AC voltage to a load. The commercial power is supplied from the commercial power source to the load via the circuit breaker.
従って、風力発電機、水力発電機および太陽光発電器のいずれが発生する電力をも、充電バッテリに充電を行いながら負荷に供給することができる。この結果、これらの発電機のいずれかの発電電力が少なくても、あるいは発電電力が全く得られない場合でも、残るいずれかの発電機から引き続き発電電力を充電バッテリおよび負荷に供給することができ、商用電源の消費電力を抑えることができる。 Therefore, the power generated by any of the wind power generator, the hydroelectric power generator, and the solar power generator can be supplied to the load while charging the charging battery. As a result, even if the generated power of any of these generators is small or no generated power can be obtained, the generated power can be continuously supplied to the charging battery and the load from any remaining generator. , Power consumption of commercial power can be reduced.
図1は、本発明の実施形態による発電システムを示すブロック図、図2は図1に示す発電システムを模式的に示す説明斜視図である。
図1および図2において、本実施形態による発電システムは、風力発電機1、2と、水力発電機3と、磁力発電機4と、太陽光発電器5、6と、整流器7〜10と、選択スイッチ11〜16と、充電バッテリ17と、光センサ18と、照明灯19と、インバータ20と、負荷21〜23と、電力計24と、商用電源25と、遮断器26と、切換え遮断器27と、を備える。
FIG. 1 is a block diagram showing a power generation system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory perspective view schematically showing the power generation system shown in FIG.
1 and 2, the power generation system according to the present embodiment includes a
これらのうち、風力発電機1は、風力・風向計31に設けられ、風力を受けて回転する羽型の風車32の回転力を利用して電力を発生する。風力発電機2は、風力計33に設けられて、風力を受けて回転するカップ型の風車34の回転力を利用して電力を発生する。
Among these, the
水力発電機3は、上水道の給水管(上水道管)45の途中に接続され、給水管45を流れる水の水圧、水流を受けて駆動され、電力を発生する。磁力発電機4は、複数の界磁側マグネットとこれらの界磁側マグネットの内側に配置された複数の電機子側マグネットとの反発力を利用して得られる回転力により発電機本体を駆動するものである。
The hydroelectric generator 3 is connected in the middle of a water supply pipe (water supply pipe) 45 and is driven by the pressure and flow of water flowing through the
この磁力発電機4は、当初に電機子側マグネットに回転力を外部から与えて始動させた後は、界磁側マグネットと電機子側マグネットとの相対的な反発力を利用して、電機子の回転を継続させることができる。従って、この電機子に連結されて駆動される発電機本体は、電力を継続して発生し続けるように機能する。この磁力発電機は、例えば、回転式遊具などに用いられる。 After the magnetic power generator 4 is initially started by applying a rotational force to the armature side magnet from the outside, the armature side armature 4 is used to utilize the relative repulsive force between the field side magnet and the armature side magnet. Can continue to rotate. Therefore, the generator body connected to and driven by the armature functions so as to continuously generate power. This magnetic power generator is used for, for example, a rotary playground equipment.
太陽光発電器5、6は、太陽光のエネルギーを電力に変換するように機能する。この太陽光発電器5、6は、一般に多数の光電変換素子を並設した太陽光電池パネルとして構成される。整流器7〜10は、風力発電機1、2、水力発電機3および磁力発電機4が発生する交流電力を直流電力に変換するように機能する。
The
選択スイッチ11〜16は、各整流器7〜10の出力電力および太陽光発電器5、6の発生電力のうち1または複数の電力を前記充電バッテリ17へ供給するように切換えられる。充電バッテリ17は、前記選択スイッチ11〜16を通じて入力される電力を充電するように機能し、発電容量に見合った電力容量(例えば、28kW)を確保するために、必要に応じ複数個が並列接続される。
The selection switches 11 to 16 are switched so as to supply one or a plurality of electric power among the output electric power of the rectifiers 7 to 10 and the electric power generated by the
この充電バッテリ17としてはリチユームバッテリが用いられる。光センサ18は、周辺環境の明るさを検知し、例えば夕方から夜にかけて充電バッテリ17からの放電電力を受けて、LED等の照明灯19を点灯するように機能する。
A lithium battery is used as the charging
インバータ20は、前記整流器7〜10および太陽光発電器5、6のいずれかから出力される電圧、あるいは充電バッテリ17が発生する電圧を所定周波数の交流電圧(例えば、100V〜240V)に変換するように機能する。負荷21〜23はインバータ20が出力する交流電力を受けて動作する。電力計24は、インバータ20の出力電力値を表示するように機能し、例えば液晶カラーパネルに表示可能なものとすることができる。
The
商用電源25は、遮断器26を介して受電端にある前記負荷23に電力を供給可能にしている。切換え遮断器27は、遮断器26とインバータ20および負荷21,22との間に接続されている。
The
なお、図示しないが、前記電力系統の省エネ発電を安全、確実にするために、また、商用系統と自家発電系統との協調(同期)動作を可能にするために、系統ガイドラインに沿った保護継電システムが用いられる。
遮断器27は、インバータ20を含む自家発電系統および商用電源を含む商用系統の一方から他方へ電力を供給し合うときに閉操作されるように接続する。
Although not shown, in order to ensure safe and reliable energy-saving power generation of the power system, and to enable a cooperative (synchronous) operation between the commercial system and the private power system, protection protection in accordance with system guidelines is required. A power system is used.
The circuit breaker 27 is connected so as to be closed when supplying power from one of the private power generation system including the
そして、前記風力発電機1、2をそれぞれ有する風力・風向計31および風力計33は、地上に設立された支柱41の上端と上部のそれぞれ取り付けられる。太陽光発電器5は支柱41を支える大径の基台部42の傾斜面および周面に取り付けられている。太陽光発電器6は家屋44の屋根に太陽電池パネルとして敷設されている。
An
前記基台部42を支持する基盤部43の上面には、前記LEDであるところの複数の照明灯19が取り付けられている。一方、水力発電機3は、例えば家屋44の洗面所等に引き込まれている上水道管(給水管)45の途中に設けられている。また、公園などの回転式遊具46などには、磁力モータと通常型の発電機本体とを組み合わせた磁力発電機4が用いられている。
A plurality of
なお、前記風力発電機1、2、水力発電機3は基本的に界磁コイル内で、風車や水車によって電機子側マグネットを回転させることによって電力を発生させる。また、磁力発電機4は、界磁側マグネット内で電機子側マグネットを回転させることによって、発電機本体を駆動するという構成を持つ。
The
かかる構成になる発電システムでは、商用電源25から遮断器26を介して供給される電力が、前記負荷23に常時供給される。また、この電力は、遮断器27を閉操作した場合は、他の負荷21、22へも供給される。
In the power generation system having such a configuration, the power supplied from the
一方、風力発電機1、2、水力発電機3、磁力発電機4、太陽光発電器5、6のいずれかが規定の発電電力レベルに達すると、これに対応する前記切換えスイッチ11〜16のいずれかが自動的に(または手動により)閉動作し、直流の発電電力を充電バッテリ17に充電しながらインバータ20へ供給する。また、このとき、切換え遮断器27が閉操作された場合には、負荷23へも電力が供給される。
On the other hand, when any one of the
また、前記各発電機(または発電器)1〜6で発生する電力容量が大きく、自家系統で必要とする容量を超える場合には、インバータが発生する交流電力の周波数および同期調整を行った上で、切換え遮断器27を介して商用系統へ電力を売り渡すことができる。これにより、電力会社から購入する電力量を減らし、電力コストを大幅に低減することができる。 In addition, when the power capacity generated by each of the generators (or generators) 1 to 6 is large and exceeds the capacity required by the private system, the frequency and synchronization of the AC power generated by the inverter are adjusted. Thus, electric power can be sold to the commercial system via the switching circuit breaker 27. Thereby, the amount of electric power purchased from an electric power company can be reduced, and electric power cost can be reduced significantly.
また、前述のような自家発電系統の設置によって、何らかの原因で商用電力系統からの送電が停止した場合にも、自家発電系統による送受電が可能となるほか、発電のために化石燃料の消費を抑えることができるため、自然にやさしい省エネ環境を実現することができる。この場合に、インバータ20の出力電力の負荷への供給は、商用電源配線のコンセントへプラグを差し込むことによって可能になる。
In addition, when the transmission from the commercial power system is stopped for some reason due to the installation of the private power generation system as described above, power can be transmitted and received by the private power generation system, and fossil fuel consumption is reduced for power generation. Since it can be suppressed, it is possible to realize a natural and energy-saving environment. In this case, the output power of the
さらに、風力発電機1、2が風力不足で所定の電力が得られないときでも、太陽光発電器5、6や水力発電機3、あるいは磁力発電機4の発生電力でその不足する電力に代え、またはその不足する電力を補うことができる。また、太陽光発電器5、6が太陽光不足で所定の電力が得られない場合には、風力発電機1、2や水力発電機3、あるいは磁力発電機4の発生電力でその不足する電力に代え、またはその不足する電力を補うことができる。
Furthermore, even when the
なお、風力発電機1、2および水力発電機3には、風力で回転する風車32、34および水流。水圧で回転する回転体を駆動したり、または、各発電機を駆動する磁力回転機を内蔵してもよい。
このようにすると、風力発電機1、2が風力不足で駆動できず電力が得られなかったり、水力発電機3が水流・水圧不足で駆動できず電力が得られないときでも、各発電機1、2、3を駆動して電力を得ることができるので、好ましい。
また、磁力回転機は、風力および水流・水圧が足りている場合であっても、補助する機能として使用してもよい。
前記磁力発電機は、複数の界磁側マグネットとこれらの界磁側マグネットの内側に配置された電機子側マグネットの反発力を利用して回転力が得られるものである。
The
In this way, even when the
In addition, the magnetic rotating machine may be used as an auxiliary function even when wind power, water flow, and water pressure are sufficient.
In the magnetic power generator, a rotational force is obtained by utilizing a plurality of field side magnets and a repulsive force of an armature side magnet disposed inside these field side magnets.
また、前記発電機1〜6のいずれからも電力が得られない場合でも、設計された所定時間内であれば、例えば落雷による短時間の停電中には、充電バッテリ17からの放電電力を引き続き電灯などの負荷21、22へ供給することができる。
Further, even when no power is obtained from any of the
また、前記光センサ18は夜間に自動的にスイッチオン動作状態となり、照明灯に電力を供給できるため、支柱41付近を照明したり、支柱位置を明示したりすることができる。
さらに、この実施の形態による発電システムは、発電機の駆動に燃料の燃焼を伴わないため、化石燃料の消費を抑えることができるとともに、静粛運転が可能になる。
Further, since the
Furthermore, since the power generation system according to this embodiment does not involve fuel combustion in driving the generator, consumption of fossil fuel can be suppressed and quiet operation is possible.
図3は、前記水力発電機3の具体例を示す斜視図、図4は、図3における水力発電機3の断面図、図5は、図3における回転体の側面図、図6は、図3における回転体の一部を破断して示す斜視図である。
前記水力発電機3は、接続管51と、回転体52と、発電機53と、から構成されている。これらのうち、接続管51は、水道管54の途中に接続されている。このため、接続管51の両端外周には、水道管4の開口部内周に螺合可能なネジ51a、51bが設けられている。
3 is a perspective view showing a specific example of the hydroelectric generator 3, FIG. 4 is a sectional view of the hydroelectric generator 3 in FIG. 3, FIG. 5 is a side view of the rotating body in FIG. 3, and FIG. 6 is a perspective view showing a part of the rotating body in FIG.
The hydroelectric generator 3 includes a connecting
この接続管51は、必ずしも水道管と同一の材料である必要がなく、例えば耐食性の金属やプラスチック材料により形成されていてもよい。この接続管51の内径は、水道管54の内径に略等しくすることが、これらを通過する水の流れに乱れが生じるのを防止する上で望ましい。なお、この接続管51は回転体52の取り付け部位51cでは、図示のように大径とされている。
The connecting
また、回転体52は、図4および図5に拡大して示すように、接続管51の途中に介在されている。この回転体52を介在する接続管51の各端部51c内周には、それぞれ所定幅のシール手段としてのシール部材55が取り付けられている。
Moreover, the
一方、回転体52は、リング状部52aと、このリング状部52aを挟む二つの小径部52bを持つ円筒状体からなる。各小径部52bの外周にはそれぞれシール手段としてのシール部材56が取り付けられている。また、各シール材55、56間にはベアリング57が介在されている。従って、小径部52bは前記端部51cに対して回転自在になっている。
On the other hand, the rotating
なお、シール部材55、56およびベアリング57は、その端部51cの、小径部52bに対する半径方向の移動を規制しているが、軸方向への移動を可能にする周知の構成が採用される。これにより、接続管51に対する回転体52の分離が可能になる。
In addition, although the sealing
リング状部52aは各小径部52bに対しそれぞれ立ち上がり部52cを介して直角に立ち上がっている。これらの立ち上がり部52cと接続管51の端部51c、シール材55、56およびベアリング57との間には、相互に干渉しない間隙が設けられている。なお、各ベアリング57の両端部には、必要に応じスラスト方向への水漏れを防止するシール材を設けることは、任意である。リング状部52aの内周は、接続管51取り付け部の内外周と略同一径をなす。
The ring-shaped
一方、この回転体52のリング状部52a内には、図5および図6に示すように、中心部の軸部(ボス部)58との間に複数枚のブレード59を一体に有する。この軸部58は円滑な水流を阻害しないようにするために、ブレード59の支持強度を害しない程度に、できるだけ小径にすることが望ましい。また、この軸部58は何物にも支持されていない。
また、ブレード59は、接続管51の水圧、水流を受けて回転体52を効率的に回転可能にしており、周知の形状およびサイズをなす。
On the other hand, in the ring-shaped
Further, the
前記発電機53は、マグネットを持つ回転子の周囲に発電コイルを配置した周知の構成を持ち、図3に示すように、回転子軸53a端にはプーリ60が取り付けられている。そして、このプーリ60と回転体52の外周とには、無端状のベルト61が掛け渡されている。従って、回転体52の回転がプーリ60およびベルト61を介して発電機53の回転子(電機子)に伝達可能になっている。
The
前記発電機53の負荷側には、発電電力を充電する蓄電器(充電バッテリ17)を介して、所定の負荷21、22、23が接続可能になっている。また前記回転体52および発電機53を含む部分を、カバーやケース62内に収めることは、製造者や使用者の任意とするところである。
また、図示しないが、発電機53とプーリ60との間に、発電機53に伝える動力を分断する機構、例えばクラッチ機構や、その動力の伝達力を調整する機構、例えば無段変速機や電磁ブレーキなどを介在することも可能である。
Predetermined loads 21, 22, and 23 can be connected to the load side of the
Although not shown, a mechanism that divides the power transmitted to the
かかる構成になる水力発電機3は、これを家屋や事業所に設置して使用することができ、例えば湯沸し時に、まず、水道の給水栓を開く。これにより、水道管54および接続管51内には所定水圧の水流が発生し、この水流を受けて回転体52内のブレード59には大きな水圧が作用する。
The hydroelectric generator 3 having such a configuration can be used by installing it in a house or business office. For example, when water is heated, first, a water tap is opened. As a result, a water flow having a predetermined water pressure is generated in the
このため、ブレード59には回転力が付与され、このブレード59を一体に有する回転体52が回転を開始する。この回転は、小径部52bが接続管51の前記端部51cに対しベアリング57を介して回転自在に支承されているため、このブレード59は水圧を受けて直ちに回転する。
Therefore, a rotational force is applied to the
このブレード59の回転により、回転体52は、接続管51の途中にあって軸部58を中心に高速回転する。この回転体52の回転は、さらにベルト61およびプーリ60を介して発電機53の回転子軸53aに伝えられる。このため、発電機53は駆動されて発電を開始し、発生した電力を、一旦バッテリに蓄電するとともに、同時に負荷へ給電することが可能になる。
Due to the rotation of the
前述のように、回転体52の軸部58が、従来のように軸受等により支持する構成ではないため、つまり何物にも支持される構成ではないため、これを細管とすることで、接続管51内の水流が乱れたり妨げられたりするのを抑えることができ、スムースな水流を効果的にブレードに作用させることができる。この結果、発電機53への動力の伝達効率が高まり、発電効率も高められる。
As described above, the
また、回転体52は、これを介在するように繋ぐ各接続管51を左右方向に分離することにより、当該接続管51に対する分離が容易になり、従ってこの回転体52の保守、点検や交換が容易になる。
In addition, the rotating
さらに、ベルト61を回転体52またはプーリ60から外すだけで、回転体52や接続管51および水道管54から発電機53を簡単に分離できるため、この発電機53部分の保守、点検や交換も容易になる。
Furthermore, since the
また、前記磁力発電機4は、図7に示すような磁力モータ70を持つ。磁力発電機4は、円筒状の固定子枠71内に3本の円弧状の界磁側マグネット72を所定間隔おいて取り付け、この界磁マグネット72の内側に、中心軸73を中心として軸受74を介して回転する電機子側マグネット75を配置した磁力モータ70を持つ。
The magnetic power generator 4 has a
これらの界磁側マグネット72および電機子側マグネット75は互いに対向する面の極性が同一のN極またはS極となっており、相互に反発する関係にある。従って、駆動開始当初に、例えば矢印A方向の回転力を電機子側マグネット75に作用させると、以後は、相互の反発力で電機子側マグネット75は、同方向Aへの回転を継続する。
The field-
この磁力モータ70は、通常の発電機本体76に図8に示すように連結されて、発電機本体76は電機子側マグネット75により駆動されることによって、電力を発生する。
なお、このような磁力モータ70を持つ発電機本体76を、図3に示す発電機53に代えて用いることは、可能である。この場合に、磁力発電と水力発電と併用することができる。
The
It is possible to use the generator
また、磁力モータ70と発電機本体76とは前記のように回転軸を介して連結されるもののほか、図9(a)に示すように、それぞれの回転部分を連動回転可能にベルト77で繋ぐタイプとすることもできる。さらに、図9(b)に示すように、それぞれの回転部分を連動回転可能にベルト77で繋いで連動回転可能にするとともに、発電機本体76の出力軸に複数段のギア78を接続して、出力をトルクアップするものなどを任意に採用することができる。
Further, in addition to the
さらに、図8および図9に示す磁力発電機4を、風力発電機1、2や水力発電機3に応用することは任意である。
すなわち、風力発電機1、2や水力発電機3内に前記磁力モータ70と同様の磁力モータを組み込む。これにより、風力発電機1、2や水力発電機3がそれぞれ単独で十分の発電電力を発生することができない場合にも、磁力モータは、風力発電機1、2や水力発電機3が持つ発電機本体を駆動して、常に(毎日、24時間)電力の供給を続けることができる。
Furthermore, it is arbitrary to apply the magnetic power generator 4 shown in FIGS. 8 and 9 to the
That is, a magnetic motor similar to the
このように、本実施形態の発電システムは、風力発電機1、2、水力発電機3、磁力発電機4および太陽光発電器5、6と、風力発電機1、2、水力発電機3お呼び磁力発電機4が発生する電力を整流する整流器7〜10と、整流器7〜10および太陽光発電器5、6が出力する直流電力を充電する充電バッテリ17とを設けて、インバータ20を用いて前記直流電力を商用電源周波数の交流電圧に変換し、負荷へ供給するとともに、商用電源から遮断器27を介して前記負荷21、22に商用電力を供給するという構成を持つ。
As described above, the power generation system of this embodiment includes the
従って、風力発電機1、2、水力発電機3、磁力発電機4および太陽光発電器5、6のいずれが発生する電力をも、充電バッテリ17に充電を行いながら負荷21、22に供給することができる。従って、これらの発電機1〜6のいずれかの発電電力が少なくても、あるいは発電電力が全く得られない場合でも、残るいずれかの発電機1〜6から引き続き発電電力を充電バッテリ17および負荷21、22に供給することができ、商用電源25の消費電力を抑えることができる。
Therefore, the electric power generated by any of the
本発明の発電システムは、風力、水力、磁力および太陽光の各エネルギーを並行利用または順次利用可能にすることによって、商用電源への接続時間(商用電力の利用時間)を抑えながら、充電バッテリおよび負荷に必要とする周波数およびレベルの電力を常時安定供給できるという効果を有し、風力、水力、磁力、太陽光のエネルギーを利用して発生させた電力を負荷に給電するための発電システム等に有用である。 The power generation system of the present invention enables the use of wind energy, hydraulic power, magnetic force, and solar energy in parallel or sequentially, thereby reducing the connection time to the commercial power source (utilization time of commercial power) and the charging battery and It has the effect that power of the frequency and level required for the load can be stably supplied at all times, and it can be used for power generation systems for supplying power generated by using wind, hydropower, magnetic force, and solar energy to the load. Useful.
1、2 風力発電機
3 水力発電機
4 磁力発電機
5、6 太陽光発電器
7〜10 整流器
17 充電バッテリ(リチユームバッテリ)
20 インバータ
21〜23 負荷
26 遮断器
27 切換え遮断器
31 風力・風向計
32 風車
33 風力計
34 風車
45 給水管
51 接続管
52 回転体
53 発電機
54 水道管(給水管)
55、56 シール材(シール手段)
57 ベアリング
58 軸部
59 ブレード
60 プーリ
61 ベルト
62 ケース
70 磁力モータ
72 界磁側マグネット
75 電機子側マグネット
76 発電機本体
DESCRIPTION OF
20 inverter 21-23
55, 56 Sealing material (sealing means)
57
Claims (11)
風力発電機、水力発電機および磁力発電機が発生する電力を整流する整流器と、
該整流器および前記太陽光発電器が出力する直流電力を充電する充電バッテリと、
前記直流電力を商用電源周波数の交流電圧に変換し、負荷へ供給するインバータと、
遮断器を介して前記負荷に商用電力を供給する商用電源と、
を備えることを特徴とする発電システム。 Wind power generator, hydroelectric power generator, magnetic power generator and solar power generator,
A rectifier that rectifies the power generated by the wind, hydro and magnetic generators;
A charging battery for charging DC power output from the rectifier and the solar power generator;
An inverter that converts the DC power into an AC voltage having a commercial power frequency and supplies the AC voltage to a load;
A commercial power source for supplying commercial power to the load via a circuit breaker;
A power generation system comprising:
該接続管の途中にシール手段を介して連設され、かつ該接続管を流れる水の水流、水圧を受けて回転するブレードを内部に持ったリング状の回転体と、
該回転体の回転力を受けて駆動されて、電力を発生する発電機と、
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の発電システム。 The hydroelectric generator is a connecting officer connectable in the middle of a water supply pipe from which a water flow is obtained,
A ring-shaped rotator that is provided in the middle of the connecting pipe via a sealing means, and has a blade that rotates in response to water flow and water pressure flowing through the connecting pipe;
A generator that is driven by the rotational force of the rotating body to generate electric power;
The power generation system according to claim 1, further comprising:
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