JP2009100521A - 発電機及び発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、回転子及び電機子の回転力を向上させ、高い起電力を得ることができる発電機及び発電システムを提供する。
【解決手段】本発電機Ａは、河川等の水流Ｗによって回転する第１の円盤１を備えた第１の回転手段２と、水流Ｗによって回転する第２の円盤３を備えた第２の回転手段４と、回転子５と、回転子５の回転によって誘導起電力を発生させる電機子６と、回転子５に連結された第３の円盤７と、電機子６に連結された第４の円盤８と、第１の円盤１及び第３の円盤７にそれぞれ連結され、第１の円盤１の回転速度を増速させて第３の円盤７に回転力を伝達する第１の回転伝達手段９と、第２の円盤３及び第４の円盤８にそれぞれ連結され、第２の円盤３の回転速度を増速させて第４の円盤８に回転力を伝達する第２の回転伝達手段１０とを有し、第１及び第２の回転伝達手段９、１０は、回転子５及び電機子６を相互に逆方向に回転させるように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発電機及び発電システムに関し、特に、河川等の水流による円盤の回転力を利用して発電する発電機及び発電システムに関する。

一般に、発電機は、磁極を備えた回転子の回転により、磁束変化を受けた電機子（固定子）に誘導起電力を発生させるように構成されており、電機子は固定されている。そのため、回転子と電機子との相対速度をあまり上げることができず、効率よく誘導起電力を発生させることは困難であった。また、変速ギア等を設けて回転子の回転速度を上げるようにすることも考えられるが、回転子を構成する部品に大きな遠心力が加わり、その部品に破損を生じる可能性があるばかりでなく、その高速回転に基づく固有振動によって発電機全体が故障するおそれもある。

そこで、例えば特許文献１には、水車本体の外径の内側に設けた内歯歯車によって回転される第１の歯車と発電機側中心軸に設けた歯車とをチェーンにより連結して、回転子（界磁）を正回転させ、第１の歯車と同軸上に設けた第２の歯車と電機子側ベアリング上に設けた歯車とをかみ合わせる事により、電機子を逆回転させるように構成した発電機が提案されている。

この発電機によれば、回転子及び電機子の片方を固定することなく、互に逆回転させることにより、回転子と電機子との相対速度を上げている。
特開平１１−２１５７５１号公報

従来の発電機によれば、１つの水車に連結された歯車等を介して、回転子及び電機子を互いに逆回転させているので、水車にかかる負荷が増大する。また、水車の回転力を増速させるための手段が設けられていない。その結果、回転子及び電機子の回転力を上げて、高い起電力を得ることが困難であるという課題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、回転子及び電機子の回転力を向上させ、高い起電力を得ることができる発電機及び発電システムを提供することを目的とする。

本発明の発電機は、
水流によって回転する第１の円盤を備えた第１の回転手段と、
水流によって回転する第２の円盤を備えた第２の回転手段と、
回転子と、
その回転子の回転によって誘導起電力を発生させる電機子と、
前記回転子に連結された第３の円盤と、
前記電機子に連結された第４の円盤と、
前記第１の円盤の回転力を直接又は円盤を介して前記第３の円盤に伝達するとともに、前記第２の円盤の回転力を直接又は円盤を介して前記第４の円盤に伝達し、前記回転子及び電機子を相互に逆方向に回転させる回転伝達手段と、
を有することを特徴とするものである。

前記回転伝達手段は、前記第１の円盤及び前記第３の円盤にそれぞれ連結され、前記第１の円盤の回転速度を増速させて前記第３の円盤に回転力を伝達する第１の回転伝達手段と、前記第２の円盤及び前記第４の円盤にそれぞれ連結され、前記第２の円盤の回転速度を増速させて前記第４の円盤に回転力を伝達する第２の回転伝達手段とを有するものでもよい。

一対の前記第１の円盤、一対の前記第２の円盤、一対の前記第３の円盤、一対の前記第４の円盤、一対の前記回転伝達手段が、前記水流方向に対して略垂直方向に延びた回転軸にそれぞれ間隔を隔てて回転可能に取り付けられていてもよい。

前記第１の回転手段及び第２の回転手段には、外周面に枢着され、前記外周面に対して略水平方向の位置と略垂直方向の位置との間で回動可能な水受け部が複数個設けられていてもよい。

前記水受け部は、前記外周面に固定され、前記外周面に対して略垂直方向に延びた当設面を備えた当接部と、その当接部の当接面に枢着された水受け板とからなるものでもよい。

前記当接部の当接面には、弾性部材が取り付けられていてもよい。

前記当接部の当接面には、緩衝部材が取り付けられていてもよい。

前記水受け板は、内側よりも外側の重量が重くなるように形成されていてもよい。

前記水受け板の外側の表面は、中央から側部に向かって下り勾配に傾斜して形成されていてもよい。

前記第１の回転伝達手段及び前記第２の回転伝達手段は、直径の短い円盤と直径の長い円盤とを一緒に回転するように構成した１つの円盤ユニット又は２以上の円盤ユニットを組み合わせたものにより構成されていてもよい。

前記第１の回転伝達手段は、前記第１の円盤と歯合又は面接触する第５の円盤と、その第５の円盤と一緒に回転する第６の円盤と、その第６の円盤と歯合又は面接触する第７の円盤と、その第７の円盤と一緒に回転するとともに、前記第３の円盤と歯合又は面接触する第８の円盤とを有し、前記第５の円盤の直径は、前記第１の円盤の直径よりも短く形成され、前記第６の円盤の直径は、前記第５の円盤の直径よりも長く形成され、前記第７の円盤の直径は、前記第６の円盤の直径よりも短く形成され、前記第８の円盤の直径は、前記第７の円盤の直径よりも長く形成され、前記第３の円盤の直径は、前記第８の円盤の直径よりも短く形成され、前記第２の回転伝達手段は、前記第２の円盤と歯合又は面接触する第９の円盤と、前記第９の円盤と一緒に回転するとともに、前記第４の円盤と歯合又は面接触する第１０の円盤とを有し、前記第９の円盤の直径は、前記第２の円盤の直径よりも短く形成され、前記第１０の円盤の直径は、前記第９の円盤の直径よりも長く形成され、前記第４の円盤の直径は、前記第１０の円盤の直径よりも短く形成されていてもよい。

前記第７の円盤と前記第８の円盤の代わりに、前記第３の円盤と前記第６の円盤の両方に歯合又は面接触する第１１の円盤を有してもよい。

前記第１の回転手段は、前記水受け板が枢着されている第１の本体と、前記第５の円盤と歯合又は面接触している第１の円盤と、前記第１の本体と前記第１の円盤との間を仕切る第１の仕切り板とを有し、前記第１の円盤の直径は、前記水流と接触しないように、前記第１の本体の直径よりも短く形成され、前記第２の回転手段は、前記水受け板が枢着されている第２の本体と、前記第９の円盤と歯合又は面接触している第２の円盤と、前記第２の本体と前記第２の円盤との間を仕切る第２の仕切り板とを有し、前記第２の円盤の直径は、前記水流と接触しないように、前記第２の本体の直径よりも短く形成されていてもよい。

前記回転伝達手段の回転軸は、前記第１の回転手段及び第２の回転手段の回転軸よりも上部に配置されていてもよい。

前記第１の回転手段及び第２の回転手段の外周部には、回転はずみ用の重りが設けられていてもよい。

前記第１の回転手段及び第２の回転手段は、水門が形成された調整壁により調整された水流によって回転するものでもよい。

本発明の第１の発電システムは、上記発電機によって生成された電力を他の発電機に送電して、前記電力を増幅させることを特徴とするものである。

本発明の第２の発電システムは、上記発電機によって生成された電力を他の発電機に送電して、前記電力の一部により前記他の発電機の駆動装置を駆動させることを特徴とするものである。

本発明によれば、次のような効果を奏する。

（１）第１の回転手段及び第２の回転手段の２つの回転手段により、回転子及び電機子をそれぞれ逆方向に回転させているので、第１の回転手段及び第２の回転手段にかかる負荷を分散できる。その結果、回転子及び電機子の回転力を向上させ、高い起電力を得ることができる。

（２）第１の回転伝達手段及び第２の回転伝達手段により、第１の円盤及び第２の円盤の回転速度を増速させて、回転子及び電機子に伝達させることができる。その結果、回転子及び電機子の回転力を向上させ、高い起電力を得ることができる。

（３）ダム等のように落差がないような例えば平地等でも発電が可能である。

（４）大水量がなくても発電ができ、大型で大規模の水力発電を必要としないので、都市部のような狭い場所での電力供給が可能である。

（５）場所をとらずに比較的に小形で簡易に設置できるので、設置コストを低減でき、保守や点検も容易である。

（６）水流という自然の力を利用しているので、エネルギーのクリーン化が可能で、無公害を実現でき、化石燃料のような熱エネルギーを使用しないので、二酸化炭素を排出することがなく、温暖化防止や環境保護に役立つ。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態例に係る発電機を示す斜視図、図２（Ａ）は図１のａ２−ａ２線断面図、（Ｂ）は図１のｂ２−ｂ２線断面図、（Ｃ）は図１の図１のｃ２−ｃ２線断面図、図３（Ａ）は図１のａ３−ａ３線断面図、（Ｂ）は図１のｂ３−ｂ３線断面図である。

図１〜図３に示すように、本発明の第１の実施形態例に係る発電機Ａは、河川等の水流Ｗによって回転する第１の円盤１を備えた第１の回転手段２と、水流Ｗによって回転する第２の円盤３を備えた第２の回転手段４と、回転子５と、回転子５の回転によって誘導起電力を発生させる電機子６と、回転子５に連結された第３の円盤７と、電機子６に連結された第４の円盤８と、第１の円盤１及び第３の円盤７にそれぞれ連結され、第１の円盤１の回転速度を増速させて第３の円盤７に回転力を伝達する第１の回転伝達手段９と、第２の円盤３及び第４の円盤８にそれぞれ連結され、第２の円盤３の回転速度を増速させて第４の円盤８に回転力を伝達する第２の回転伝達手段１０とを有する。

第１の回転伝達手段９及び第２の回転伝達手段１０は、回転子５及び電機子６を相互に逆方向に回転させるように構成されている。

また、第１の回転伝達手段９及び第２の回転伝達手段１０は、第１の円盤１及び第２の円盤３の回転速度を増速させて回転子５及び電機子６に回転力を伝達するために、直径の短い円盤と直径の長い円盤とを一緒に回転するように構成した１つの円盤ユニット又は２以上の円盤ユニットを組み合わせたものにより構成されている。

具体的には、第１の回転伝達手段９は、第１の円盤１と歯合又は面接触する第５の円盤１１と、その第５の円盤１１と一緒に回転する第６の円盤１２と、その第６の円盤１２と歯合又は面接触する第７の円盤１３と、その第７の円盤１３と一緒に回転するとともに、第３の円盤７と歯合又は面接触する第８の円盤１４とを有する。

第２の回転伝達手段１０は、第２の円盤３と歯合又は面接触する第９の円盤１５と、第９の円盤１５と一緒に回転するとともに、第４の円盤８と歯合又は面接触する第１０の円盤１６とを有する。

第１の円盤１及び第２の円盤３は、第１の回転軸１７と一緒に回転するか、又は第１の回転軸１７に対してベアリング等の軸受を介して回転可能に支持されている。

第５の円盤１１、第６の円盤１２、第９の円盤１５及び第１０の円盤１６は、第２の回転軸１８に対してベアリング１８ａを介して回転可能に支持されている（図２（Ａ）、（Ｂ）参照）。

第７の円盤１３及び第８の円盤１４は、第３の回転軸１９に対してベアリング１９ａを介して回転可能に支持されている（図２（Ｃ）参照）。

第３の円盤７及び第４の円盤８は、第４の回転軸２０に対してベアリング２０ａを介して回転可能に支持されている（図３（Ａ）参照）。

第１の回転軸１７、第２の回転軸１８及び第４の回転軸２０の両端部は、それぞれ第１の軸固定部２１及び第２の軸固定部２２に固定されている。

第１の回転軸１７、第２の回転軸１８の中間部は、第３の軸固定部２３に固定されている。

第３の回転軸１９の両端部は、第１の軸固定部２１及び第３の軸固定部２３に固定されている。

第１の軸固定部２１、第２の軸固定部２２及び第３の軸固定部２３は、水流Ｗ内に立設されている。

第５の円盤１１と第６の円盤１２とは、第２の回転軸１８の外周と間隔を隔てて覆う円筒状の第１の連結部２４によって連結されて円盤ユニットを構成している（図２（Ｂ）参照）。

第７の円盤１３と第８の円盤１４とは、第３の回転軸１９の外周と間隔を隔てて覆う円筒状の第２の連結部２５によって連結されて円盤ユニットを構成している（図２（Ｃ）参照）。

第９の円盤１５と第１０の円盤１６とは、第２の回転軸１８の外周と間隔を隔てて覆う円筒状の第３の連結部２６によって連結されて円盤ユニットを構成している（図２（Ａ）参照）。

第５の円盤１１の直径は、第１の円盤１の直径よりも短く形成され、第６の円盤１２の直径は、第５の円盤１１の直径よりも長く形成され、第７の円盤１３の直径は、第６の円盤１２の直径よりも短く形成され、第８の円盤１４の直径は、第７の円盤１３の直径よりも長く形成され、第３の円盤７の直径は、第８の円盤１４の直径よりも短く形成されている。これによって、第１の円盤１の回転速度は、第５の円盤１１によって増速され、第５の円盤１１の回転力がそのまま第６の円盤１２に伝達され、第６の円盤１２の回転速度は、第７の円盤１３によってさらに増速され、第７の円盤１３の回転力がそのまま第８の円盤１４に伝達され、第３の円盤７の回転速度は、第８の円盤１４によってさらに増速される。

第９の円盤１５の直径は、第２の円盤３の直径よりも短く形成され、第１０の円盤１６の直径は、第９の円盤１５の直径よりも長く形成され、第４の円盤８の直径は、第１０の円盤１６の直径よりも短く形成されている。これによって、第２の円盤３の回転速度は、第９の円盤１５によって増速され、第９の円盤１５の回転力がそのまま第１０の円盤１６に伝達され、第４の円盤８の回転速度は、第１０の円盤１６によってさらに増速される。

なお、回転子５及び電機子６の位置を水流Ｗよりもなるべく離れた上部に配置させるために、第１の回転伝達手段９及び第２の回転伝達手段１０の回転軸である第２の回転軸１８、第３の回転軸１９の全部又は一部を、第１の回転手段２及び第２の回転手段４の回転軸である第１の回転軸１７よりも上部に配置してもよい。

図３（Ａ）に示すように、電機子６は回転子５の磁極部５ａを取り囲むように配置されており、その内部は、図３（Ｂ）に示すように、回転子５の回転によって誘導起電力を発生させるために間隔を隔てて複数（図面では３つ）のコイル部６ａが設けられている。また、電機子６の外周部には各コイル部６ａにそれぞれ電気的に接続されている３つのスリップリング２７が並列して配置されている。各スリップリング２７にはそれぞれ集電シュー２８が電気的に接続されており、集電シュー２８から送電線を介して外部に電気を取り出すことができる。

第１の回転手段２及び第２の回転手段４には、外周面に枢着され、外周面に対して略水平方向の位置と略垂直方向の位置との間で回動可能な水受け部２９が複数個設けられている。

図４（Ａ）は第１の回転手段を示す側面図、（Ｂ）はその正面図であり、図４（Ｃ）は第２の回転手段を示す側面図、（Ｂ）はその正面図である。

図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１の回転手段２は、水受け部２９が枢着されている第１の本体３０と、第５の円盤１１と歯合又は面接触している第１の円盤１と、第１の本体３０と第１の円盤１との間を仕切る第１の仕切り板３１とを有する。第１の円盤１の直径は、水流Ｗと接触しないように、第１の本体３０の直径よりも短く形成されている。

図４（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、第２の回転手段４は、水受け部２９が枢着されている第２の本体３２と、第９の円盤１５と歯合又は面接触している第２の円盤３と、第２の本体３２と第２の円盤３との間を仕切る第２の仕切り板３３とを有する。第２の円盤３の直径は、水流Ｗと接触しないように、第２の本体３２の直径よりも短く形成されている。

図５（Ａ）は水受け部の構成を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ５−ｂ５線断面図、（Ｃ）はその側面図、（Ｄ）は水受け板を示す正面図である。

図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、水受け部２９は、第１の本体３０又は第２の本体３２の外周面に固定され、外周面に対して略垂直方向に延びた当接面２９ａを備えた箱状の当接部２９ｂと、その当接部２９ｂの当接面２９ａに取り付けられた蝶番２９ｃを介して枢着され、外周面と当接面２９ａとに当接される板状の水受け板２９ｄとからなる。

水受け板２９ｄは、外周面に対して略水平方向の位置と略垂直方向の位置との間で回動する。

当接部２９ｂの当接面２９ａには、水流Ｗ方向に対向する方向に水受け板２９ｄを付勢するバネ等の弾性部材３４が複数個（図５の例では３個）取り付けられている。この弾性部材３４は、水流Ｗが強い場合に、水受け板２９ｄが略垂直状態を保持できるように調整する役割を有するとともに、水受け板２９ｄが水流Ｗを受ける時の衝撃を緩和する役割を有する。

なお、河川等の状況に応じて、弾性部材３４の付勢力が設定される。

水受け板２９ｄは、内側よりも外側の重量が重くなるように形成されているのが好ましい。例えば、内側よりも外側を厚みを増すように形成したり、外側部分を重い材質で形成したり、外側部分に重りを設けたりする。これによって、第１の円盤１又は第２の円盤３の回転に伴う水受け板２９ｄの回動をスムーズに行うことができる。

また、水受け板２９ｄの外側の表面は、中央から側部に向かって下り勾配に傾斜して形成され、外側の部分が山状に切り欠いて形成されているのが好ましい（図５（Ａ）、（Ｄ）参照）。これによって、水を受ける効率がよくなるとともに、水受け板２９ｄが水流Ｗ内に入るときの抵抗を少なくすることができる。

なお、水受け板２９ｄの外側部分に防音用のゴムを取り付けてもよい。

図６は水受け部の動作を概略的に説明するための説明図である。

図６を参照すると、水受け部２９が第１の円盤１又は第２の円盤３の最上部に位置している時は、水受け板２９ｄは、外周面に対して水平方向の状態で当接している（図６（Ａ）参照）。

第１の円盤１又は第２の円盤３の矢印方向（時計方向）の回転に伴い、水受け板２９ｄは、蝶番２９ｃを支点として外周面から所定角度に浮いた状態になり（図６（Ｂ）参照）、水受け部２９が４５度回転した位置で外周面に対して略垂直状態になり、当接部２９ｂの当接面２９ａに当接する（図６（Ｃ）参照）。この水受け板２９ｄの回動により、下方向へ重力がかかり、その力により第１の円盤１又は第２の円盤３の回転をはずませることになる。

第１の円盤１又は第２の円盤３の回転に伴い、水受け板２９ｄは水流Ｗに向かい（図６（Ｄ）参照）、水流Ｗ内に入った水受け部２９が９０度回転した位置で水流Ｗの力を受けることになる。これによって、第１の円盤１又は第２の円盤３の回転力をより向上させることができる。

さらなる第１の円盤１又は第２の円盤３の回転に伴い、水受け板２９ｄは、水流Ｗの外に出て、蝶番２９ｃを支点として外周面から所定角度に浮いた状態になり（図６（Ｆ）参照）、水受け部２９が１３５度回転した位置で外周面に対して略水平状態になり、外周面に当接する（図６（Ｇ）参照）。

その後、水受け部２９は、水受け板２９ｄが外周面に当接した状態のまま移動し（図６（Ｈ）参照）、第１の円盤１又は第２の円盤３の最上部に戻り（図６（Ａ）参照）、上記の動作を繰り返す。

図７は水受け部２９の当接部２９ｂの変形例を示す斜視図である。

図７に示すように、水受け部２９における当接部２９ｂの当接面２９ａの表面には、ゴムやスポンジ等の緩衝部材３５が取り付けられていてもよい。この緩衝部材３５は、水流Ｗが強い場合に、水受け板２９ｄが略垂直状態を保持できるように調整する役割を有するとともに、水受け板２９ｄが水流Ｗを受ける時の衝撃を緩和する役割を有する。

なお、緩衝部材３５は、複数個の板状のゴムやスポンジ等を重ねて構成してもよい。

図８は第１の回転手段及び第２の回転手段の変形例を示す側面図である。図８に示すように、この第１の回転手段２及び第２の回転手段４の第１の本体３０及び第２の本体３２の中心部から外周部の間に鉄等で作られた複数のアーム３６により構成されている。これによって、中心部及び中間部の軽量化を図ることができる。

また、この第１の本体３０及び第２の本体３２の外周部には、回転速度をより増速させるために、回転はずみ用の複数の重り３７が設けられている。重り３７としては例えばセメントで作られたブロック等が用いられる。

本発明の第１の実施形態例に係る発電機Ａによれば、第１の回転手段２及び第２の回転手段４の２つの回転手段により、回転子５及び電機子６をそれぞれ逆方向に回転させているので、第１の回転手段２及び第２の回転手段４にかかる負荷を分散できる。その結果、回転子５及び電機子６の回転力を向上させ、高い起電力を得ることができる。

また、第１の回転伝達手段９及び第２の回転伝達手段１０により、第１の円盤１及び第２の円盤３の回転速度を増速させて、回転子５及び電機子６に伝達させることができる。その結果、回転子５及び電機子６の回転力を向上させ、高い起電力を得ることができる。

また、ダム等のように落差がないような例えば平地等でも発電が可能である。

また、大水量がなくても発電ができ、大型で大規模の水力発電を必要としないので、都市部のような狭い場所での電力供給が可能である。

また、場所をとらずに比較的に小形で簡易に設置できるので、設置コストを低減でき、保守や点検も容易である。

また、水流Ｗという自然の力を利用しているので、エネルギーのクリーン化が可能で、無公害を実現でき、化石燃料のような熱エネルギーを使用しないので、二酸化炭素を排出することがなく、温暖化防止や環境保護に役立つ。

図９は、本発明の第２の実施形態例に係る発電機を示す平面図である。

図９に示すように、本発明の第２の実施形態例に係る発電機Ｂは、一対の第１の円盤１、一対の第２の円盤３、一対の第３の円盤７、一対の第４の円盤８、一対の第１の回転伝達手段９及び一対の第２の回転伝達手段１０が、水流Ｗ方向に対して略垂直方向に延びた回転軸に間隔を隔てて回転可能に取り付けられていることを特徴とするものである。

一対の第１の円盤１は、水流Ｗ方向に対して略垂直方向に延びた回転軸Ｋ１に間隔を隔てて回転可能に取り付けられている。

一対の第２の円盤３は、水流Ｗ方向に対して略垂直方向に延びた回転軸Ｋ２に間隔を隔てて回転可能に取り付けられている
一対の第３の円盤７及び一対の第４の円盤８は、水流Ｗ方向に対して略垂直方向に延びた回転軸Ｋ３に間隔を隔てて回転可能に取り付けられている。

一対の第５の円盤１１及び一対の第６の円盤１２は、水流Ｗ方向に対して略垂直方向に延びた回転軸Ｋ４に間隔を隔てて回転可能に取り付けられている。

一対の第７の円盤１３及び一対の第８の円盤１４は、水流Ｗ方向に対して略垂直方向に延びた回転軸Ｋ５に間隔を隔てて回転可能に取り付けられている。

一対の第９の円盤１５及び一対の第１０の円盤１６は、水流Ｗ方向に対して略垂直方向に延びた回転軸Ｋ６に間隔を隔てて回転可能に取り付けられている。

なお、回転子５及び電機子６とを互いに逆方向に回転させる構造については、例えば、本出願人によって出願され、特許された特許第３９８１７５０号公報の図１に示されている構造等が適用される。

本発明の第２の実施形態例に係る発電機Ｂによれば、一対の第１の円盤１、一対の第２の円盤３、一対の第３の円盤７、一対の第４の円盤８、一対の第１の回転伝達手段９及び一対の第２の回転伝達手段１０を用いることにより、回転子５及び電機子６への回転力の伝達をより確実に行うことができる。

なお、同軸上の一対の第１の円盤１、一対の第２の円盤３、一対の第３の円盤７、一対の第４の円盤８、一対の第１の回転伝達手段９及び一対の第２の回転伝達手段１０に用いられる円盤、水受け部２９等は、重量、形状、構成が同一であるのが好ましい。

図１０は、本発明の第３の実施形態例に係る発電機の一部を示す正面図である。

図１０に示すように、本発明の第３の実施形態例に係る発電機Ｃでは、第７の円盤１３と第８の円盤１４の代わりに、第３の円盤７と第６の円盤１２の両方に歯合又は面接触する第１１の円盤３８を有することを特徴としている。

第１１の円盤３８は、第５の回転軸３９に対してベアリング３９ａを介して回転可能に支持されている。この第５の回転軸３９は、第４の回転軸２０に固定された支持杆４０によって固定して支持されている。この発電機Ｃによれば、円盤の数を１つ少なくできるので、部品点数を減少でき、コストを低減できる。

図１１（Ａ）〜（Ｃ）は水流Ｗを調整するための調整壁を説明するための説明図であり、図１２は、調整壁を示す正面図である。

図１１（Ａ）に示すように、大きい河川の水流Ｗの場合、大型のサイズの調整壁４１を本発明に係る発電機Ａ（Ｂ、Ｃを含む）の上流側に設置し、調整壁４１に形成された水門４１ａを通った一定量の水流Ｗが発電機Ａ側に流れるようにするのが好ましい。水門４１ａの縦方向の長さは、通常時の河川の水面の高さに設定し、横方向の長さは、発電機Ａの規模等に応じて設定する。

図１２に示すように、水門４１ａの上部には、水門４１ａを開閉する遮断板４１ｂが設けられている。遮断板４１ｂは、モータ等の駆動装置により上下に移動することができ、水門４１ａの全部又は一部を遮断することにより、発電機Ａ側に流れる水流Ｗの水位や水量を一定に調整することができる。

また、本発電機Ａを保守・点検する時は、遮断板４１ｂによって水門４１ａを閉じて行う。

なお、遮断板４１ｂの移動は自動ではなく、手動であってもよい。また、水流Ｗの水位や水量を測定する測定装置からの測定信号に基づいて遮断板４１ｂを上下に移動させて、水位や水量を調整するように構成してもよい。

この調整壁４１により、集中豪雨や台風等により河川の増水が発生しても、水流Ｗの水位や水量が調整され、発電機の回転動作を安定化させることができる。

調整壁４１は、河川を通過する船舶等の邪魔にならないように岸の近くに設けられる。

また、調整壁４１は、河川のゴミや流木等が溜まるのを防止するために、その外側が湾曲状に形成され、その先端が鋭角になるようにナイフ状に形成されている。

さらに、ゴミ等が発電機側に流れないように水門４１ａに網を取り付けてもよい。

図１１（Ｂ）に示すように、中程度の河川の水流Ｗの場合、中型のサイズの調整壁４１を発電機Ａの上流側に設置するのが好ましい。

図１１（Ｃ）に示すように、小さい河川の水流Ｗの場合、小型のサイズの調整壁４１を発電機Ａの上流側に設置するのが好ましい。

なお、中程度の河川や小さい河川の場合、発電機側に流れる水量を増やすために、必要な量の水流Ｗを発電機側に誘導するために、調整壁４１を設置した側と対向する側に誘導壁４２を設けてもよい。

図１３は、本発明の第１の発電システムを説明するための説明図である。

図１３に示すように、本発明の第１の発電システムＤは、上記本発明に係る発電機Ａ（Ｂ，Ｃを含む）によって生成された電力を他の発電機４３に送電して、電力をさらに増幅させるものである。

なお、他の発電機４３としては、例えば、本出願人によって出願され、特許された発明（特許第３９８１７５０号）に係る発電機等である。

図１４は、本発明の第２の発電システムを説明するための説明図である。

図１４に示すように、本発明の第２の発電システムＥは、本発明に係る発電機Ａ（Ｂ，Ｃを含む）によって生成された電力を他の発電機４４に送電して、電力の一部により他の発電機のモータ４４ａを駆動させるようにしてもよい。これによって、他の発電機４４の原動力となるバッテリが不要となる。

また、本発明の発電機Ａにより生成された電力を、設置した地域や工場４５等に送電して、残った一部の電力を他の発電機４４に送電して、他の発電機４４により生成された電力を他の設置した地域や工場４６等に送電するというサイクルを繰り返して使用してもよい。

なお、他の発電機４４としては、例えば、本出願人によって出願され、特許された発明（特許第３９８１７５０号）に係る発電機等である。

本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。

例えば、水流Ｗによって回転子５及び電機子６に十分な回転力を伝達できる場合には、必ずしも第１の円盤１及び第２の円盤３の回転速度を増速させるような構成を用いる必要はない。

回転手段、回転伝達手段、水受け板２９ｄの大きさ等は、必要とする電力や水流Ｗの強さ、河川の大小等に応じて適宜設定される。例えば、第１の回転手段２及び第２の回転手段４は必ずしも小型の大きさのものに限らず、直径が数メートル〜数十メートルの観覧車程度の大型の大きさのものも含まれる。

また、１つの河川に複数の本発明に係る発電機を設置してもよい。

また、河川の大きい都市部では、より電力量を必要とするため、同じ出力の発電機を連結させて、数十万キロ〜数百万キロの電力を出力することが可能である。

本発明は、河川等の水流Ｗによる円盤の回転力を利用して電力を生成するために用いられる。

本発明の発電機により生成された電力を、例えば砂漠地に送電して、ポンプにより水を供給して緑の大地を潤したり、寒冷地に送電して、農業や牧畜等に利用できる。

本発明の第１の実施形態例に係る発電機を示す斜視図である。 （Ａ）は図１のａ２−ａ２線断面図、（Ｂ）は図１のｂ２−ｂ２線断面図、（Ｃ）は図１の図１のｃ２−ｃ２線断面図である。 （Ａ）は図１のａ３−ａ３線断面図、（Ｂ）は図１のｂ３−ｂ３線断面図である。 （Ａ）は第１の回転手段を示す側面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）は第２の回転手段を示す側面図、（Ｄ）はその正面図である。 （Ａ）は水受け部の構成を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ５−ｂ５線断面図、（Ｃ）はその側面図、（Ｄ）は水受け板を示す正面図である。 水受け部の動作を概略的に説明するための説明図である。 水受け部の当接部の変形例を示す斜視図である。 第１の回転手段及び第２の回転手段の変形例を示す側面図である。 本発明の第２の実施形態例に係る発電機を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態例に係る発電機の一部を示す正面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は水流Ｗを調整するための調整壁を説明するための説明図である。 調整壁を示す正面図である。 本発明の第１の発電システムを説明するための説明図である。 本発明の第２の発電システムを説明するための説明図である。

符号の説明

Ａ〜Ｃ：発電機
Ｄ：第１の発電システム
Ｅ：第２の発電システム
Ｗ：水流
Ｋ１〜Ｋ６：回転軸
１：第１の円盤
２：第１の回転手段
３：第２の円盤
４：第２の回転手段
５：回転子
６：電機子
７：第３の円盤
８：第４の円盤
９：第１の回転伝達手段
１０：第２の回転伝達手段
１１：第５の円盤
１２：第６の円盤
１３：第７の円盤
１４：第８の円盤
１５：第９の円盤
１６：第１０の円盤
１７：第１の回転軸
１８：第２の回転軸
１９：第３の回転軸
２０：第４の回転軸
２１：第１の軸固定部
２２：第２の軸固定部
２３：第３の軸固定部
２４：第１の連結部
２５：第２の連結部
２６：第３の連結部
２７：スリップリング
２８：集電シュー
２９：水受け部
３０：第１の本体
３１：第１の仕切り板
３２：第２の本体
３３：第２の仕切り板
３４：弾性部材
３５：緩衝部材
３６：アーム
３７：重り
３８：第１１の円盤
３９：第５の回転軸
４０：支持杆
４１：調整壁
４２：誘導壁
４３：他の発電機
４４：他の発電機
４５：地域や工場
４６：地域や工場

Claims (18)

1. 水流によって回転する第１の円盤を備えた第１の回転手段と、
   水流によって回転する第２の円盤を備えた第２の回転手段と、
   回転子と、
   その回転子の回転によって誘導起電力を発生させる電機子と、
   前記回転子に連結された第３の円盤と、
   前記電機子に連結された第４の円盤と、
   前記第１の円盤の回転力を直接又は円盤を介して前記第３の円盤に伝達するとともに、前記第２の円盤の回転力を直接又は円盤を介して前記第４の円盤に伝達し、前記回転子及び電機子を相互に逆方向に回転させる回転伝達手段と、
   を有することを特徴とする発電機。
2. 前記回転伝達手段は、前記第１の円盤及び前記第３の円盤にそれぞれ連結され、前記第１の円盤の回転速度を増速させて前記第３の円盤に回転力を伝達する第１の回転伝達手段と、前記第２の円盤及び前記第４の円盤にそれぞれ連結され、前記第２の円盤の回転速度を増速させて前記第４の円盤に回転力を伝達する第２の回転伝達手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の発電機。
3. 一対の前記第１の円盤、一対の前記第２の円盤、一対の前記第３の円盤、一対の前記第４の円盤、一対の前記回転伝達手段が、前記水流方向に対して略垂直方向に延びた回転軸にそれぞれ間隔を隔てて回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電機。
4. 前記第１の回転手段及び第２の回転手段には、外周面に枢着され、前記外周面に対して略水平方向の位置と略垂直方向の位置との間で回動可能な水受け部が複数個設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載の発電機。
5. 前記水受け部は、前記外周面に固定され、前記外周面に対して略垂直方向に延びた当設面を備えた当接部と、その当接部の当接面に枢着された水受け板とからなることを特徴とする請求項４に記載の発電機。
6. 前記当接部の当接面には、弾性部材が取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の発電機。
7. 前記当接部の当接面には、緩衝部材が取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の発電機。
8. 前記水受け板は、内側よりも外側の重量が重くなるように形成されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１つの項に記載の発電機。
9. 前記水受け板の外側の表面は、中央から側部に向かって下り勾配に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１つの項に記載の発電機。
10. 前記第１の回転伝達手段及び前記第２の回転伝達手段は、直径の短い円盤と直径の長い円盤とを一緒に回転するように構成した１つの円盤ユニット又は２以上の円盤ユニットを組み合わせたものにより構成されていることを特徴とする請求項２乃至９のいずれか１つの項に記載の発電機。
11. 前記第１の回転伝達手段は、前記第１の円盤と歯合又は面接触する第５の円盤と、その第５の円盤と一緒に回転する第６の円盤と、その第６の円盤と歯合又は面接触する第７の円盤と、その第７の円盤と一緒に回転するとともに、前記第３の円盤と歯合又は面接触する第８の円盤とを有し、前記第５の円盤の直径は、前記第１の円盤の直径よりも短く形成され、前記第６の円盤の直径は、前記第５の円盤の直径よりも長く形成され、前記第７の円盤の直径は、前記第６の円盤の直径よりも短く形成され、前記第８の円盤の直径は、前記第７の円盤の直径よりも長く形成され、前記第３の円盤の直径は、前記第８の円盤の直径よりも短く形成され、
    前記第２の回転伝達手段は、前記第２の円盤と歯合又は面接触する第９の円盤と、前記第９の円盤と一緒に回転するとともに、前記第４の円盤と歯合又は面接触する第１０の円盤とを有し、前記第９の円盤の直径は、前記第２の円盤の直径よりも短く形成され、前記第１０の円盤の直径は、前記第９の円盤の直径よりも長く形成され、前記第４の円盤の直径は、前記第１０の円盤の直径よりも短く形成されている、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の発電機。
12. 前記第７の円盤と前記第８の円盤の代わりに、前記第３の円盤と前記第６の円盤の両方に歯合又は面接触する第１１の円盤を有することを特徴とする請求項１１に記載の発電機。
13. 前記第１の回転手段は、前記水受け板が枢着されている第１の本体と、前記第５の円盤と歯合又は面接触している第１の円盤と、前記第１の本体と前記第１の円盤との間を仕切る第１の仕切り板とを有し、前記第１の円盤の直径は、前記水流と接触しないように、前記第１の本体の直径よりも短く形成され、
    前記第２の回転手段は、前記水受け板が枢着されている第２の本体と、前記第９の円盤と歯合又は面接触している第２の円盤と、前記第２の本体と前記第２の円盤との間を仕切る第２の仕切り板とを有し、前記第２の円盤の直径は、前記水流と接触しないように、前記第２の本体の直径よりも短く形成されている、
    ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の発電機。
14. 前記回転伝達手段の回転軸は、前記第１の回転手段及び第２の回転手段の回転軸よりも上部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１つの項に記載の発電機。
15. 前記第１の回転手段及び第２の回転手段の外周部には、回転はずみ用の重りが設けられていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１つの項に記載の発電機。
16. 前記第１の回転手段及び第２の回転手段は、水門が形成された調整壁により調整された水流によって回転することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１つの項に記載の発電機。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１つの項に記載の発電機によって生成された電力を他の発電機に送電して、前記電力を増幅させることを特徴とする発電システム。
18. 請求項１乃至１６のいずれか１つの項に記載の発電機によって生成された電力を他の発電機に送電して、前記電力の一部により前記他の発電機の駆動装置を駆動させることを特徴とする発電システム。

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