JP2010106795A

JP2010106795A - 水道管水圧を利用した発電機

Info

Publication number: JP2010106795A
Application number: JP2008281385A
Authority: JP
Inventors: Shigetaka Yamahashi; 重隆山橋
Original assignee: SHIKOKU SUIATSU KK
Current assignee: SHIKOKU SUIATSU KK
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-05-13

Abstract

【課題】
水道管水圧を利用し、特にバッテリーや電気工事を要することなく発電し、しかも発電された電気を全て利用出来る簡易発電機を提供する。
【解決手段】
水道管水圧を利用して複数のピストンシリンダーＡ，Ｂのピストンロッド２，１２を位相をずらして作動させてクランク軸５を回転し、クランク軸に連結した増速機８を介して発電機９に伝達せしめる水道管水圧利用の発電機において、複数のピストンシリンダーのピストンロッド２，１２を各シリンダー１，１１の前室と後室に夫々水道管圧力水を給水する給水管１ａ，１ｂと排水する排水管１ｃ，１ｄを接続し、位相の異なる一対の給排水カム１０の回転により位相をずらして対応する制御バルブＶ₂を開閉させて前記給水と排水を交互に繰り返して作動せしめると共に、複数のピストンシリンダーＡ，Ｂ相互間において上記給水と排水を互いに位相をずらして繰り返し作動させてクランク軸５を回転せしめる。
【選択図】図１

Description

本発明は水圧、特に家庭用水道管の水圧を利用した簡易水力発電機に関するものである。

現在、脚部に障害をもつ人々にとって車椅子は広く一般に使用されているが、かかる車椅子を、人を乗せた状態のまま自宅玄関のたたきから床まで上げる場合や障害者用の風呂において障害者を浴槽に入れたり、浴槽より上げたりするような場合には介添え者の手を借りることが通常必要であり、リフト装置を設置することも考えられるが、そのためにはギヤボックスを備えたモータや油圧モータが必要となり、これら装置の使用は大型となって家庭用には不適で、また電力等のエネルギーの消費も大きくなるという問題を有していた。そこで、本発明者はさきに家庭内水道管の水圧の利用に着目し、家庭内水道管水圧を利用して容易に動力を得ることができる簡易発電機を提案した。（特許文献１参照）
特開２００８−１７５１７５号公報

しかし、上記提案に係る発電機は水道管水圧を利用してピストンロッドを位相をずらして作動させるに際し、電磁弁を開閉させて給排水を繰り返しシリンダーのピストンロッドを交互に往復させるため、電磁弁の開閉に発電電力を消費することとなり、折角の発電機による発電効率の点に難点を有していた。

本発明は上述の如き実状に鑑み、水道管水圧を利用して複数のピストンリングのピストンロッドを位相をずらして作動させる上記電磁弁の開閉作動を排し、電機部品をなくして起動バルブのみで起動、停止して他の電力消費をなくし、発電の実効性を高めることを目的とするものである。

即ち、上記目的に適合する本発明の特徴は、水道管水圧を利用して複数のピストンシリンダーのピストンロッドを位相をずらして作動させ、これを動力源としてクランク軸を回転し、該回転をクランク軸に連結した増速機を介して発電機に伝達して発電せしめる水道管水圧利用の発電機において、複数のピストンシリンダーのピストンロッドを各ピストンシリンダーの前室と後室に夫々水道管圧力水を給水する給水管と排水する排水管を接続し、位相の異なる一対の給排水カムの回転により位相をずらして対応する制御バルブを開閉させて前記給水と排水を交互に繰り返すことにより作動せしめると共に、複数のピストンシリンダー相互間において上記給水と排水を互いに位相をずらして繰り返し作動させてクランク軸を回転せしめるようにした構成にある。

なお、ピストンシリンダーへの圧力水の給水開始のために起動バルブを設け、その開閉のみで発電機の起動，停止を行なうようにすることが好適であり、また、クランク軸と一体に伝導シャフトを連設し、該伝導シャフトに給排水カムを並設せしめることが効果的である。

本発明発電機は以上の如く従前の電磁弁を排し、起動バルブの開閉のみで起動，停止を行い得ると共に、電気制御，センサー回路などが不要のため発電機により発電された電力を逆使用することなく発電された電力をすべて利用することができるので家庭用水道管の水圧利用にあたり、頗る高効率であり、家庭内における車椅子の持ち上げや障害者の入浴などを簡単に電動化して行なうことができる効果を奏する。

以下、添付図面を参照して本発明の具体的な実施の形態について説明する。図１は本発明に係る発電機の構成の１例を示し、図においてＡ，Ｂは水道管水圧利用の各ピストンシリンダーであり、各ピストンシリンダーＡ，Ｂはシリンダー１，１１内部が図示されていないが、ピストンを介して前室側と後室側に区分されて、該区分された前後の各室に水道管水圧を利用した圧力水給水管１ａ，１ｂと、該給水管の途中より分岐して排水管１ｃ，１ｄが接続されていて起動バルブＶ₁を起動することにより給水が開始され、給排水を制御する.制御バルブＶ₂，吸水管１ａ，１ｂを通してシリンダー１内に圧力水が給水され、また、排水管１ｃ，１ｄより制御バルブＶ₂を通して排水されるようになっている。

そして、上記給水管，排水管による給水，排水は付設された本発明の特徴をなす併設された位相の異なる一対のカム１０の組み合わせよりなるメカバルブ機構Ｃの作動により上記制御バルブＶ₂を開閉させ、交互に位相をずらすことにより前記シリンダー１，１１内の前室と後室に給水，排水を行って各シリンダーのピストンロッド２，１２を交互に往復運動させて、ピストンロッド２，１２の先端に連結された連結棒３，１３に圧力を加えることにより、これに連結されたクランク４，１４を位相をずらして回転させ、ベアリングにより保持されたクランク軸５を回転させて、その回転を軸端のプーリ６を介して増速機８に伝達し、発電機９の芯に伝動して回転を付与し、発電せしめるようになっている。なお、増速機８による増速割合は調整方式でも固定方式でもよいが、適宜、適当な回転数として発電機９に伝達し発電が行なわれる。

以上のような発電機による発電において、本発明は特に従来の電磁弁によるクランク軸回転機構に代え、上記メカバルブ機構Ｃによる弁開閉機構を用いた点に特徴を有しており、水圧によりピストンロッド２，１２、連結杆３，１３を介して作動されるクランクのクランク軸５の延長線上に、クランク軸と一体にその回転を伝導する伝導シャフトが設けられて、この伝導シャフト７に並んで取り付けられたメカバルブ機構Ｃのカム１０に回転を伝え、対応する制御バルブＶ₂を開閉させることによりピストンシリンダーＡ，Ｂの作動制御が行なわれ、ピストンシリンダーＡ，Ｂの作動が繰り返される。

カム１０は伝導シャフト７にピストンシリンダーＡ，Ｂの各々に対応して夫々、位相角の異なる１対のカムが前室側，後室側に夫々２対の組み合わせで合計４対宛、組み合わせ取り付けられてその回転により位相をずらして夫々に対応して設けられた制御バルブＶの開閉が行なわれ、ピストンシリンダーの前室、後室への位相を異にした給水，排水の交互作用と共に、該給水，排水の交互作用によるクランクの回転がプーリ６を介して増速機８へ伝えられ発電に供される一方、伝導シャフト７を介してメカバルブ機構Ｃに伝えられて給水，排水の交互作動の制御バルブの開閉が繰り返される。

図２は上記メカバルブ機構Ｃによる各カム機構の給水，排水の系統図であり、各ピストンシリンダーＡ，Ｂに対応して位相の異なる一対のカムを含むバルブ機構Ａ₁〜Ａ₄，Ｂ₁〜Ｂ₄が配設されていて各カムの回動によるバルブの開閉が行なわれ、ピストンシリンダーＡ，Ｂによる交互作用が行なわれる。

図３はバルブ機構Ａ₁〜Ａ₄，Ｂ₁〜Ｂ₄におけるバルブの開閉の交互作用形態を示しており、ピストンシリンダーＡのバルブＡ₁が開き、給水されるときバルブＡ₂とバルブＡ₃は閉止され、バルブＡ₄が開いて排水されると共に、他のピストンシリンダーＢのバルブＢ₁，Ｂ₄は閉止され、バルブＢ₂，Ｂ₃は開かれてピストンロッドはピストンシリンダーＡとは逆方向に移動し、次いでバルブＡ₁が閉止するときバルブＢ₁は開いて前記と逆方向にピストンロッドを移動させ、位相を異にしたこれらピストンロッドの移動は前記と逆となって両者の相互作用によりクランクの回転が行なわれる。

このようにして、先ず第１のピストンシリンダーＡの後室側に水道管より所定の通常、４〜５Ｋｇ圧の水圧を保持する圧力水を給水し、前室側が排水されて第１のピストンシリンダーＡのピストンロッドが前方へ突出動し連結棒３を介してクランク４に前方への押圧力を付与すると共に第１のピストンシリンダーＡへの給排水が位相を異にした一対のカムの回動に伴って交替し、後室側が排水されて前室側に水道管よりの圧力水が給水されると同時に位相をずらして第２のピストンシリンダーＢに対し前室側が排水され、後室側に給水されて第２のピストンシリンダー１２が前方に突出し、連結棒１３を介して第２のクランク１４を押圧し、第１のピストンシリンダーＡと第２のピストンシリンダーＢの位相の異なる前後交互作用によるクランクの回動が行なわれる。。

なお、図示例ではピストンシリンダーは第１，第２の２個のシリンダーを使用しているが、２個でなく、３個あるいは３個以上を使用することも可能であり、同様の交互作用によるクランクを回動させる。また、上記水道管水圧には、井戸からポンプにより汲み上げた水圧も含まれる。

かくて、上記の位相の異なる１対のカムを用いた駆動の繰り返しによりクランク４，１４はベアリングに支持されたクランク軸５を回動させる。なお、クランクの回動は固定式あるいはタイミング盤７によって適宜調整し、端部の増速機８を回動させ、発電機９に所要の回転数による回動を伝え、発電機９の芯体を回動させ発電せしめる。なお、図中、Ｗはバラストで、クランク軸５の脈動を制御するホイールである。

以上のように本発明は位相を異にした１対のカム利用によるメガバルブ機構により吸水管を介し水道管水を給水し、排水管を介して排水して給排水を繰り返すことにより水道管圧力水圧により発電機に適正な回転数を付与し、発電することができ、この発電を動力源として家庭内における各介護設備等を作動させることができる。

この水道管水圧の利用は頗る手軽であると共に、発電機により発電された電気を電磁弁等の電気部品に用いることなく全て利用することが可能となり、水圧を飛散させることなく有効に使用できるので極めて高効率であり、また、家庭用水道水は不純物も少ないため発電による損耗も少なく利用上のメリットも頗る大である。

本発明に係る水道管水圧利用の発電機の１態様を示す概要図である。本発明のおける給排水設備の概要図である。本発明におけるメガバルブの系統図である。

符号の説明

Ａ，Ｂ：ピストンシリンダー
Ｃ：メガバルブ機構
１，１１：シリンダー
１ａ，１１ａ：給水管
１ｂ，１１ｂ:排水管
２：１２：ピストンロッド
３，１３：連結棒
４，１４：クランク
５：クランク軸
６：プーリ
７：伝導シャフト
８：増速機
９：発電機
１０：カム
Ｖ₁：起動バルブ
Ｖ₂：制御バルブ

Claims

水道管水圧を利用して複数のピストンシリンダーのピストンロッドを位相をずらして作動させ、これを動力源としてクランク軸を回転し、該回転をクランク軸に連結した増速機を介して発電機に伝達して発電せしめる水道管水圧利用の発電機において、複数のピストンシリンダーの各ピストンロッドを各ピストンシリンダーの前室と後室に夫々水道管圧力水を給水する給水管と排水する排水管を接続し、位相の異なる一対の給排水カムの回転により位相をずらして対応する制御バルブを開閉させて前記前室と後室への給水と排水を交互に繰り返すことにより作動せしめると共に、複数のピストンシリンダー相互間において上記給水と排水を互いに位相をずらして繰り返し作動させてクランク軸を回転させるようにしたことを特徴とする水道管水圧を利用した発電機。
ピストンシリンダーに圧力水を給水開始するための起動バルブを設けている請求項１記載の水道管水圧を利用した発電機。
クランク軸と一体に伝導シャフトを連設し、該伝導シャフトに給排水カムを併設した請求項１または２記載の水道管水圧を利用した発電機。