JP2010127232A - Power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、水や空気など流体の持つエネルギーを回転エネルギーに変換するための回転装置の一つであるベーンモーターを用いて発電する発電装置に関する。 The present invention relates to a power generation device that generates electric power using a vane motor that is one of rotation devices for converting energy of a fluid such as water or air into rotation energy.
従来より、流体のエネルギーを回転エネルギーに変換する回転装置(タービン)として、ベーンモーターが知られている。ベーンモーターは、簡単な構成からなり、流体の圧力を直接回転力に変換するため、小型でありながら大出力を得ることができる回転装置である。 Conventionally, a vane motor is known as a rotating device (turbine) that converts fluid energy into rotational energy. The vane motor is a rotating device that has a simple configuration and directly converts a fluid pressure into a rotational force.
従来のベーンモーターについて、図7を用いて説明する。図7は、従来のベーンモーターについて説明するための図である。なお、図7において、上段の図は、ベーンモーターを上から見た場合の俯瞰図であり、下段の図は、上段の俯瞰図に示すベーンモーターを直線Aで切断した場合の断面図である。 A conventional vane motor will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional vane motor. In FIG. 7, the upper diagram is an overhead view when the vane motor is viewed from above, and the lower diagram is a cross-sectional view when the vane motor shown in the upper overhead view is cut along a straight line A. .
図7に示すように、従来のベーンモーターとしてのタービン5は、流体の吸入口55および吸出口56を有し内壁が円形のケーシング51(外筒部材)と、ケーシング51の中に偏心されて配置されたローター52とから構成される。また、ローター52には、複数のベーン(図7では、ベーン53a、53b、53c、53d、53e、53fの6枚)が収納されており、各ベーン53a〜53fは、遠心力もしくはバネによって押されるなど、様々な方法によって引き出されることにより、常にケーシング51の内壁と接触し、流体の流路を完全に隔絶している。
As shown in FIG. 7, a turbine 5 as a conventional vane motor includes a casing 51 (outer cylinder member) having a
吸入口55内の流体と排出口56内の流体とに圧力差が発生すると、各ベーン53a〜53fに「断面積×圧力」の力がかかり、その力がローター52の回転力となる。例えば、吸入口55の圧力が高くなった時、各ベーン53a〜53fに圧力がかかるが、ローター52の中心は、ケーシング51に対して偏心の位置にあるため、ローター52から突出している各ベーン53a〜53fの長さがそれぞれ異なることとなり、各ベーン53a〜53fにおいて力を受ける断面積も異なる。ローター52は、各ベーン53a〜53fにかかる力の回転方向成分の総和によって回転するため、図7に示す構成において、ローター52は、結果として時計回りの回転を開始する。
When a pressure difference is generated between the fluid in the
ここで、流体のエネルギーによって回転するローターの中心軸を取り出して回転発電機に接続することにより発電を行なう技術が一般的に知られている(例えば、非特許文献1参照)。 Here, a technique for generating electric power by taking out a central axis of a rotor that rotates by fluid energy and connecting it to a rotary generator is generally known (see, for example, Non-Patent Document 1).
ところで、上記した従来の技術は、発電を行なうためにローターの中心軸の一部をケーシング外部に出す必要があり、その際、作動流体が軸と軸受けの隙間から漏れないようにシーリングをする必要がある。しかし、シーリングすることによるトルク損失が発生トルクに対して比較的大きいと、流体の圧力のエネルギーから電気エネルギーへのエネルギー変換効率が悪くなるという課題があった。 By the way, the above-mentioned conventional technology requires that a part of the central shaft of the rotor be taken out of the casing in order to generate electric power, and at that time, it is necessary to perform sealing so that the working fluid does not leak from the gap between the shaft and the bearing. There is. However, when the torque loss due to sealing is relatively large with respect to the generated torque, there has been a problem that the energy conversion efficiency from fluid pressure energy to electrical energy is deteriorated.
また、上記した従来の技術は、ベーンモーター外部に発電機を設置するスペースや、発電機とローターの中心軸とを連結するためのスペースが必要であり、狭い場所では使用が困難であるという課題があった。 In addition, the above-described conventional technology requires a space for installing the generator outside the vane motor and a space for connecting the generator and the central axis of the rotor, and is difficult to use in a narrow place. was there.
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、流体の圧力のエネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高く、かつ、狭い場所でも使用できるように小型化されたベーンモーター型の発電装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and has a high conversion efficiency from fluid pressure energy to electrical energy, and is miniaturized so that it can be used even in a narrow place. Another object is to provide a vane motor type power generator.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この装置は、流体の吸入口と排出口とを有する外筒部材と、前記外筒部材の内部に偏心されて設けられ、着磁された、もしくは内部に複数の磁石を有する回転自在のローターと、前記ローターに対して突没自在に設けられたベーンと、前記外筒部材の外側において、前記ローターの着磁部分、もしくは前記複数の磁石それぞれの磁極近傍に分散して配置される複数のコイルからなるコイル群とを備え、前記ベーンの先端が前記外筒部材の内壁に接して前記吸入口側と前記排出口側とを隔絶し、前記吸入口側と前記排出口側との流体の圧力差を前記ベーンに受けて前記ローターを回転させ、当該ローターの回転によって生じた交番磁界によって前記コイル群を通過する磁束密度を変化させて電圧を発生させることを要件とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, this device is provided with an outer cylinder member having a fluid inlet and outlet, and is eccentrically provided inside the outer cylinder member and magnetized. Alternatively, a rotatable rotor having a plurality of magnets therein, a vane provided so as to protrude and retract with respect to the rotor, and a magnetized portion of the rotor or the plurality of magnets on the outside of the outer cylinder member, respectively A coil group consisting of a plurality of coils arranged in the vicinity of the magnetic pole of the vane, wherein the tip of the vane is in contact with the inner wall of the outer cylinder member to isolate the suction port side and the discharge port side, The vane receives the pressure difference between the fluid at the suction port side and the discharge port side to rotate the rotor, and the voltage is generated by changing the magnetic flux density passing through the coil group by the alternating magnetic field generated by the rotation of the rotor. And requirements to be used to produce.
開示の装置は、流体の満たされた内部から外部の空気中にローターの回転軸を発電のために取り出す必要が無いため、ローターを外筒部材の中に完全に密閉することができ、Oリングなどのシーリングに係るトルク損失をなくすことができ、流体の圧力のエネルギーから電気エネルギーへのエネルギー変換効率を高くすることが可能となる。また、流体エネルギーを回転エネルギーに変換する回転装置(ベーンモーター)と、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機の一部(ローターの着磁部分、または、複数の磁石)とを一体化させることができ、狭い場所でも使用できるように小型化することが可能となる。 Since the disclosed apparatus does not require the rotor rotating shaft to be removed from the fluid-filled interior to the exterior air for power generation, the rotor can be completely sealed within the outer cylinder member, and the O-ring Thus, it is possible to eliminate the torque loss related to the sealing, and to increase the energy conversion efficiency from the fluid pressure energy to the electrical energy. Also, a rotating device (vane motor) that converts fluid energy into rotational energy and a part of a generator (rotor magnetized portion or multiple magnets) that converts rotational energy into electrical energy are integrated. It is possible to reduce the size so that it can be used even in a narrow place.
以下に添付図面を参照して、この発明に係る発電装置の好適な実施例について詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a power generator according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
実施例1における発電装置は、ベーンモーターとしてのタービン(回転装置)に発電機能が付加された装置である。以下、これについて、図1〜3を用いて説明する。なお、図1は、実施例1における発電装置の水平方向の断面図であり、図2は、実施例1における発電装置を上から見た場合の概観図であり、図3は、実施例1における発電装置の垂直方向の断面図である。ここで、図3は、実施例1における発電装置を、図1に示す直線Bで切断した場合の垂直方向の断面図である。 The power generation device according to the first embodiment is a device in which a power generation function is added to a turbine (rotary device) as a vane motor. Hereinafter, this will be described with reference to FIGS. 1 is a horizontal cross-sectional view of the power generation apparatus according to the first embodiment, FIG. 2 is an overview when the power generation apparatus according to the first embodiment is viewed from above, and FIG. It is sectional drawing of the perpendicular direction of the electric power generating apparatus in. Here, FIG. 3 is a cross-sectional view in the vertical direction when the power generation device according to the first embodiment is cut along a straight line B shown in FIG.
図1に示すように、実施例1における発電装置としてのタービン1は、内壁が円形のケーシング11(外筒部材)の中に回転自在のローター12が偏心されて配置される。ケーシング11は、流体の吸入口15と排出口16を有し、また、ローター12には、複数のベーン(図1では、ベーン13a、13b、13c、13d、13e、13fの6枚)が収納されている。ローター12に対して突没自在に設けられた各ベーン13a〜13fは、例えば、図示しないバネによって押されることにより、常にケーシング11の内壁と接触し、流体の流路を完全に隔絶している。
As shown in FIG. 1, a turbine 1 as a power generation device according to the first embodiment is arranged such that a
そして、図1に示すように、実施例1における発電装置としてのタービン1は、図7に示す従来のベーンモーターとしてのタービン5とは異なり、ローター12の内部に複数の磁石(磁石14a、14b、14c、14d、14e、14fの6個)を有する。ここで、6個の磁石14a〜14fは、図1に示すように、ローター12の回転軸を中心にして、角度60度ごとに配置される。
As shown in FIG. 1, the turbine 1 as the power generation device in the first embodiment is different from the turbine 5 as the conventional vane motor shown in FIG. 7, and includes a plurality of magnets (
そして、図2に示すように、実施例1における発電装置としてのタービン1は、ケーシング11の外側(上面)において、複数のコイル(コイル群17)を有する。ここで、コイル群17である6個のコイルそれぞれは、図2に示すように、ローター12の回転軸を中心にして、角度60度ごとに配置される。
As illustrated in FIG. 2, the turbine 1 as the power generation device according to the first embodiment includes a plurality of coils (coil group 17) on the outer side (upper surface) of the
これにより、コイル群17の各コイルは、図1に示した6個の磁石14a〜14fの磁極近傍に分散して配置される。すなわち、図3に示すように、コイル群17の各コイルは、ケーシング11を挟んで、ローター12の内部にある磁石(図中では、磁石14fおよび磁石14c)と向かい合うように配置され、その結果、ローター12内部の磁石14a〜14fによる磁力線は、コイル群17それぞれのコイルを貫くことが可能となる。
Thereby, each coil of the
なお、図3に示すように、磁石14cは、N極が上面となっており、磁石14fは、S極が上面となっている。また、図には示さないが、磁石14cと同様に、磁石14aおよび磁石14eは、N極が上面となっており、磁石14fと同様に、磁石14bおよび磁石14dは、S極が上面となっている。すなわち、ローター12内の6個の磁石14a〜14fは、ローター12の回転軸に対して対向する磁石(例えば、磁石14fおよび磁石14c)の磁極の向きが互いに反対となるように配置されている。
As shown in FIG. 3, the
かかる構成において、吸入口15内の流体と排出口16内の流体とに圧力差が発生すると、ローター12は、各ベーン13a〜13fにかかる力の回転方向成分の総和によって回転し始め(図1においては、時計回り)、ローター12の内部に組み込まれた磁石14a〜14fも回転し、交番磁界が発生する。この交番磁界により、コイル群17のコイルそれぞれを貫通する磁束密度が変化して各コイルに誘導起電力が発生し、電力を取り出すことができる。例えば、図2に示すように、各コイルを並列に接続したうえで、発生した誘導起電力を取り出すことができる。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、各コイルを直列に接続したうえで、発生した誘導起電力を取り出す場合であってもよい。
In such a configuration, when a pressure difference is generated between the fluid in the
このようなことから、実施例1における発電装置としてのタービン1は、流体の満たされた内部から外部の空気中に動力軸(ローター12の回転軸)を発電のために取り出す必要が無いため、ローター12をケーシング11の中に完全に密閉することができる。すなわち、実施例1における発電装置としてのタービン1は、Oリングなどのシーリングに係るトルク損失をなくすことができ、流体の圧力のエネルギーから電気エネルギーへのエネルギー変換効率を高くすることが可能となる。
For this reason, the turbine 1 as the power generation device according to the first embodiment does not need to take out the power shaft (rotary shaft of the rotor 12) from the inside filled with fluid into the outside air for power generation. The
また、実施例1における発電装置としてのタービン1は、回転エネルギーを電気エネルギーに変換するための発電機の一部である磁石14a〜14fをローター12に内蔵することができる。すなわち、実施例1における発電装置としてのタービン1は、流体エネルギーを回転エネルギーに変換するベーンモーターと発電機の一部とを一体化させることができ、狭い場所でも使用できるように小型化することが可能となる。
Further, the turbine 1 as the power generation apparatus in the first embodiment can incorporate
上述した実施例1にて説明したタービン1の構成においては、ローター12内部の磁石14a〜14fそれぞれから発生した磁力線は、放射状に伸びて別の磁石の磁極に向かうこととなるが、その際、コイル群17のいずれかのコイルを貫通せずに横方向に漏れてしまう場合がある。この場合、コイル群17を貫通する磁束の量が減ることとなり、発電量が減少してしまうこととなる。
In the configuration of the turbine 1 described in the first embodiment described above, the lines of magnetic force generated from the
このため、実施例2における発電装置としてのタービン2は、以下に図4を用いて説明するように構成される。ここで、図4は、実施例2における発電装置を説明するための図である。なお、図4は、図1に示す直線Bに対応する直線でタービン2を切断した場合の垂直方向の断面図となる。 For this reason, the turbine 2 as the power generation device in the second embodiment is configured as described below with reference to FIG. Here, FIG. 4 is a diagram for explaining the power generation device according to the second embodiment. 4 is a vertical cross-sectional view when the turbine 2 is cut along a straight line corresponding to the straight line B shown in FIG.
実施例2における発電装置としてのタービン2は、図1を用いて説明したタービン1と同様の構成、すなわち、図4に示すように、吸入口および排出口を有するケーシング21、6個の磁石(図中では、磁石24fおよび磁石24cのみを示す)が埋め込まれたローター22、6個のコイルからなるコイル群27を有する。また、ローター22は、図には示さないが、実施例1と同様に、突没自在に設けられた6個のベーンを有する。
The turbine 2 as the power generation apparatus in the second embodiment has the same configuration as that of the turbine 1 described with reference to FIG. 1, that is, as shown in FIG. 4, a
しかし、実施例2においては、図4に示すように、磁性体板28が、コイル群27をケーシング21とともに挟み込むようにコイル群27に対して平行に配置される。
However, in the second embodiment, as shown in FIG. 4, the
これにより、実施例2における発電装置としてのタービン2において、ローター22の磁極(例えば、磁石24f)から発生した磁力線は、コイル群27のいずれかのコイルを垂直方向に貫通したうえで磁性体板28を通り、さらにコイル群27の別のコイルを垂直方向に貫通したうえで別の磁極(例えば、磁石24c)に戻るという磁路を形成する。したがって、磁力線が横方向に漏れてしまうことなく、コイル群27を貫通する磁束の量を増加させて発電量を増加することができるので、流体の圧力のエネルギーから電気エネルギーへのエネルギー変換効率をさらに高くすることが可能となる。
Thereby, in the turbine 2 as the power generation device in the second embodiment, the magnetic field lines generated from the magnetic poles (for example, the
また、実施例2における発電装置としてのタービン2は、磁性体板28を配置することにより磁力線の外部への漏れを防止することができ、外部の金属と引き付けあったり、外部の電子機器や磁気カードなどへ悪影響を及ぼしたりすることを防止する磁気シールドとしての機能も併せもつことが可能となる。
In addition, the turbine 2 as the power generation device in the second embodiment can prevent the magnetic lines of force from leaking to the outside by disposing the
もしくは、実施例1におけるタービン1と同程度の発電量を得ることを目的とするならば、実施例2における発電装置としてのタービン2においては、必要となる磁石の体積を減らすことができるため、ローター22を軽量化して流体の圧力のエネルギーから電気エネルギーへのエネルギー変換効率をより高くすることが可能となる。なお、磁石ではなく、ローター22自身を着磁することによって、磁場を作りだす構成とする場合であっても、タービン2を発電装置として機能させることが可能である。この場合であっても、必要となる着磁部分の体積を減らすことができるため、ローター22を軽量化して流体の圧力のエネルギーから電気エネルギーへのエネルギー変換効率をより高くすることが可能となる。
Alternatively, if the purpose is to obtain the same amount of power generation as that of the turbine 1 in the first embodiment, in the turbine 2 as the power generation apparatus in the second embodiment, the volume of the necessary magnet can be reduced. It is possible to reduce the weight of the
上述した実施例2にて説明したタービン2の構成においては、ローター22内部に埋め込まれた磁石と磁性体板28との間に引力が発生する。これにより、ローター22が傾いて、ローター22の回転軸とケーシング21との間に摩擦が発生して電気エネルギーへのエネルギー変換効率が低下する場合がある。
In the configuration of the turbine 2 described in the second embodiment, an attractive force is generated between the magnet embedded in the
また、実施例2にて説明したタービン2の構成において、ローター22の下側の磁極では、磁路を形成するような磁性体はないため、下側の磁極から出た磁力線は、空気中を通り、別の磁極へと還ってくる。このような下側で発生する磁力線も、発電システムの外部へと漏れ出し、外部の金属と引き付けあったり、もしくは、外部の電子機器や磁気カードなどへ悪影響を及ぼしたりする可能性がある。すなわち、実施例2にて説明したタービン2の構成においては、下側で発生して外部に漏れる磁束の量を減らすために磁気シールドを設置する必要がある。
Further, in the configuration of the turbine 2 described in the second embodiment, there is no magnetic material that forms a magnetic path in the lower magnetic pole of the
このため、実施例3における発電装置としてのタービン3は、以下に図5を用いて説明するように構成される。ここで、図5は、実施例3における発電装置を説明するための図である。なお、図5は、図1に示す直線Bに対応する直線でタービン3を切断した場合の垂直方向の断面図となる。 For this reason, the turbine 3 as the power generation device in the third embodiment is configured as described below with reference to FIG. Here, FIG. 5 is a diagram for explaining the power generation device according to the third embodiment. FIG. 5 is a vertical sectional view when the turbine 3 is cut along a straight line corresponding to the straight line B shown in FIG.
実施例3における発電装置としてのタービン3は、図1を用いて説明したタービン1と同様の構成、すなわち、図5に示すように、吸入口および排出口を有するケーシング31、6個の磁石(図中では、磁石34fおよび磁石34cのみを示す)が埋め込まれたローター32を有する。また、ローター32は、図には示さないが、実施例1と同様に、突没自在に設けられた6個のベーンを有する。
The turbine 3 as the power generator in the third embodiment has the same configuration as that of the turbine 1 described with reference to FIG. 1, that is, as shown in FIG. 5, a
しかし、実施例3においては、図5に示すように、第一のコイル群37aおよび第二のコイル群37bそれぞれが、ケーシング31を挟み込むように上面と下面とに配置される。すなわち、実施例3では、ケーシング31の上面と下面とのそれぞれおいて、6個ずつのコイルからなる第一のコイル群37aおよび第二のコイル群37bが、ケーシング31の内部にある6個の磁石の磁極近傍に分散して配置される。
However, in the third embodiment, as shown in FIG. 5, the
さらに、実施例3においては、図5に示すように、第一の磁性体板38aが、第一のコイル群37aをケーシング31とともに挟み込むように配置され、第二の磁性体板38bが、第二のコイル群37bをケーシング31とともに挟み込むように配置される。
Furthermore, in the third embodiment, as shown in FIG. 5, the first
これにより、実施例3においては、第一の磁性体板38aおよび第二の磁性体板38bそれぞれとローター32内部に埋め込まれた磁石との距離が等しいことから、第一の磁性体板38aとケーシング31内部にある磁石との間で発生する引力および第二の磁性体板38bとケーシング31内部にある磁石との間で発生する引力は、等しく対称となり相殺される。
Thereby, in Example 3, since the distance between each of the first
したがって、実施例3における発電装置としてのタービン3において、第一の磁性体板38aおよび第二の磁性体板38bと磁石との間で発生する引力は零となり、ローター32の回転軸とケーシング31との間に摩擦が発生することを防止できる。
Therefore, in the turbine 3 as the power generator in the third embodiment, the attractive force generated between the first
また、実施例3における発電装置としてのタービン3において、ケーシング31内部にある6個の磁石から出た磁力線は、そのほとんどが第一の磁性体板38aおよび第二の磁性体板38bの中を通過することから、実施例2と比較して、磁力線が外部へと漏れることをさらに防止できる。
Further, in the turbine 3 as the power generation device in the third embodiment, most of the magnetic lines of force generated from the six magnets inside the
したがって、実施例3における発電装置としてのタービン3は、流体の圧力のエネルギーから電気エネルギーへのエネルギー変換効率をより一層高くすることが可能となる。 Therefore, the turbine 3 as the power generation device according to the third embodiment can further increase the energy conversion efficiency from the fluid pressure energy to the electrical energy.
さらに、実施例3における発電装置としてのタービン3は、より強固な磁気シールドとしての機能も併せもつことが可能となる。 Furthermore, the turbine 3 as the power generation device in the third embodiment can also have a function as a stronger magnetic shield.
また、実施例3における発電装置としてのタービン3においては、第一のコイル群37aおよび第二のコイル群37bそれぞれで発電する。したがって、第一のコイル群37aおよび第二のコイル群37bを直列につなげれば、実施例2の構成と比較して2倍の発電電圧を得ることができ、第一のコイル群37aおよび第二のコイル群37bを並列につなげれば、2倍の電流を得ることができ、発電量を増大することが可能になる。
Further, in the turbine 3 as the power generation device in the third embodiment, the
上述した実施例1〜3では、コイル群がケーシングの表面に配置される場合について説明したが、実施例4では、コイル群がケーシング内部に配置される場合について、図6を用いて説明する。ここで、図6は、実施例4における発電装置を説明するための図である。なお、図6は、図1に示す直線Bに対応する直線で実施例4における発電装置としてのタービン4を切断した場合の垂直方向の断面図となる。
In the first to third embodiments, the case where the coil group is arranged on the surface of the casing has been described. In the fourth embodiment, the case where the coil group is arranged inside the casing will be described with reference to FIG. Here, FIG. 6 is a diagram for explaining the power generation device according to the fourth embodiment. 6 is a cross-sectional view in the vertical direction when the
実施例4における発電装置としてのタービン4は、図5を用いて説明したタービン3と同様の構成、すなわち、図6に示すように、吸入口および排出口を有するケーシング41、6個の磁石(図中では、磁石44fおよび磁石44cのみを示す)が埋め込まれたローター42、第一のコイル群47a、第二のコイル群47b、第一の磁性体板48aおよび第二の磁性体板48bを有する。また、ローター42は、図には示さないが、実施例1と同様に、突没自在に設けられた6個のベーンを有する。
The
しかし、実施例4における発電装置としてのタービン4は、ケーシング41の上面および下面において、図6に示すように、第一のコイル群47aおよび第二のコイル群47bの各コイルの厚みと同一の深さを有する複数の窪みが形成されている。そして、第一のコイル群47aおよび第二のコイル群47bの各コイルは、ケーシング41の上面および下面の窪みに収納されている。
However, the
これにより、実施例4における発電装置としてのタービン4は、第一のコイル群47aおよび第二のコイル群47bを、磁束密度が最も大きくなる場所である磁石の近傍により近づけることができ、発電量をさらに増加することが可能となる。
Thereby, the
また、実施例4における発電装置としてのタービン4は、第一のコイル群47aおよび第二のコイル群47bをケーシング41に収容することから、例えば、実施例3におけるタービン3と比較して、コイルの厚さ分だけ発電装置を薄型化することが可能となる。
Moreover, since the
また、従来、薄型化のためや、コイルを磁石に近づけるためにケーシングを薄くすると、ケーシングの強度が減り、タービン内部の圧力により耐えられずにケーシングがたわんでしまう場合があった。しかし、実施例4における発電装置としてのタービン4において、第一の磁性体板48aは、第一のコイル群47aおよびケーシング41と密着され、第二の磁性体板48bは、第二のコイル群47bおよびケーシング41と密着されることとなる。したがって、実施例4における発電装置としてのタービン4は、磁性体板(第一の磁性体板48aおよび第二の磁性体板48b)がケーシング41と第一のコイル群47aおよび第二のコイル群47bとに密着しているために強度を向上させることができ、薄型化とともにタービン内部の圧力に対する耐久性を増強することが可能となる。
Conventionally, when the casing is thinned for thinning or for bringing the coil close to the magnet, the casing strength is reduced, and the casing may bend without being able to withstand the pressure inside the turbine. However, in the
なお、本実施例で説明した構成は、実施例1および2においても適用することが可能である。すなわち、実施例1または実施例2においては、ケーシング11またはケーシング21の上面に設けた6個の窪みにコイル群17またはコイル群27が収納される。
The configuration described in this embodiment can be applied to the first and second embodiments. That is, in Example 1 or Example 2, the
また、本実施例では、コイルの厚さと同一の深さを有する窪みによって複数のコイルそれぞれを収納する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第一のコイル群47aおよび第二のコイル群47bそれぞれが、ケーシング41の上面および下面それぞれに埋め込まれて作製される場合であってもよい。さらに、コイル群がケーシングに埋め込まれる構成についても、実施例1および2においても適用することが可能である。すなわち、実施例1または実施例2においては、コイル群17またはコイル群27がケーシング11またはケーシング21の上面に埋め込まれて作製される。
In the present embodiment, the case where each of the plurality of coils is accommodated by the depression having the same depth as the thickness of the coil has been described. However, the present invention is not limited to this, and the
なお、上述の実施例1〜4に示した構成および動作はあくまで一例であり、本発明は実施例に限定されること無く適宜変形して利用することができるものである。例えば、実施例1〜4では、ローター内部に磁石を埋め込む構造を例に説明を行ったが、ローター自身を着磁することによって、磁場を作りだす構成としても本発明を実施することは可能である。このほか、磁石とコイルの数、タービンの大きさなどの細かい形状などは実際の使用状況によって変更可能である。 In addition, the structure and operation | movement shown to the above-mentioned Examples 1-4 are an example to the last, and this invention can be suitably changed and utilized, without being limited to an Example. For example, in the first to fourth embodiments, the structure in which the magnet is embedded in the rotor has been described as an example. However, the present invention can be implemented even in a configuration in which a magnetic field is created by magnetizing the rotor itself. . In addition, the fine shape such as the number of magnets and coils, the size of the turbine, and the like can be changed depending on the actual use situation.
このように、本発明にかかわる発電装置は、流体の圧力のエネルギーから効率よく電気エネルギーへの変換することができるので、摩擦抵抗を無視できるくらい大きな圧力や高回転を得るための大きな流量が得られないために利用することができなかった様々なエネルギーを利用して発電できるようになる。それは例えば、風力や、波力や、人の運動などに起因する力である。 As described above, the power generation apparatus according to the present invention can efficiently convert the fluid pressure energy into electric energy, so that a pressure large enough to ignore the frictional resistance and a large flow rate for obtaining a high rotation speed can be obtained. It becomes possible to generate electricity using various energy that could not be used because it was not possible. For example, it is a force caused by wind power, wave power, human movement, and the like.
また、本発明にかかわる発電装置は、その大きさを小型化、特に薄型化ができるので、これまでタービンを設置できなかった狭い場所(水道管の中や、ガス管の中、狭い壁の中など)でも利用できるようになる。また、小型軽量化して人体の身体に取り付け、人の運動によって流体が入ったタンクに圧力をかけてタービンを回転させ、その回転力を利用して発電を行なって、携帯機器に電力を供給することなどにも用いることができる。 In addition, since the power generation apparatus according to the present invention can be reduced in size, particularly reduced in thickness, a narrow place (in a water pipe, in a gas pipe, in a narrow wall where a turbine could not be installed so far) Etc.). In addition, it is reduced in size and weight and attached to the human body, pressure is applied to the tank containing the fluid by human movement, the turbine is rotated, and electric power is generated using the rotational force to supply power to the portable device. It can also be used for things.
以上のように、本発明に係る発電装置は、流体の持つエネルギーを回転エネルギーに変換して発電する場合に有用であり、特に、流体の圧力のエネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高く、かつ、狭い場所でも使用できることに適する。 As described above, the power generation device according to the present invention is useful when power is generated by converting the energy of a fluid into rotational energy, and in particular, the conversion efficiency from fluid pressure energy to electrical energy is high, and Suitable for use in narrow spaces.
1、2、3、4、5 タービン
11、21、31、41、51 ケーシング
12、22、32、42、52 ローター
13a、13b、13c、13d、13e、13f、53a、53b、53c、53d、53e、53f ベーン
14a、14b、14c、14d、14e、14f、24c、24f、34c、34f、44c、44f 磁石
15、55 吸入口
16、56 排出口
17、27 コイル群
28 磁性体板
37a、47a 第一のコイル群
37b、47b 第二のコイル群
38a、48a 第一の磁性体板
38b、48b 第二の磁性体板
1, 2, 3, 4, 5
Claims (4)
前記外筒部材の内部に偏心されて設けられ、着磁された、もしくは内部に複数の磁石を有する回転自在のローターと、
前記ローターに対して突没自在に設けられたベーンと、
前記外筒部材の外側において、前記ローターの着磁部分、もしくは前記複数の磁石それぞれの磁極近傍に分散して配置される複数のコイルからなるコイル群と、
を備え、
前記ベーンの先端が前記外筒部材の内壁に接して前記吸入口側と前記排出口側とを隔絶し、前記吸入口側と前記排出口側との流体の圧力差を前記ベーンに受けて前記ローターを回転させ、当該ローターの回転によって生じた交番磁界によって前記コイル群を通過する磁束密度を変化させて電圧を発生させることを特徴とする発電装置。 An outer cylinder member having a fluid inlet and outlet;
A rotatable rotor provided eccentrically inside the outer cylinder member, magnetized, or having a plurality of magnets inside;
A vane provided so as to freely protrude and retract with respect to the rotor;
On the outside of the outer cylinder member, a coil group consisting of a plurality of coils dispersedly arranged in the vicinity of the magnetic poles of the rotor or the magnetic poles of the plurality of magnets,
With
The tip of the vane is in contact with the inner wall of the outer cylinder member to isolate the suction port side and the discharge port side, and the vane receives a pressure difference between the suction port side and the discharge port side to the vane. A power generator that rotates a rotor and generates a voltage by changing a magnetic flux density passing through the coil group by an alternating magnetic field generated by rotation of the rotor.
前記磁性体板として、前記第一のコイル群を前記外筒部材とともに挟み込むように配置された第一の磁性体板および前記第二のコイル群を前記外筒部材とともに挟み込むように配置された第二の磁性体板と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項2に記載の発電装置。 As the coil group, a first coil group and a second coil group arranged so as to sandwich the outer cylinder member,
As the magnetic material plate, a first magnetic material plate arranged so as to sandwich the first coil group together with the outer cylinder member, and a first magnetic material plate arranged so as to sandwich the second coil group together with the outer cylinder member. Two magnetic plates,
The power generation device according to claim 2, further comprising:
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