JP2013032730A

JP2013032730A - 水流発電機、潮流発電機およびこれを用いた潮流発電方法

Info

Publication number: JP2013032730A
Application number: JP2011168778A
Authority: JP
Inventors: Terukazu Matsumura; 輝一松村
Original assignee: MATSUMURA KK
Current assignee: MATSUMURA KK
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2013-02-14
Anticipated expiration: 2031-08-01
Also published as: JP5073087B1

Abstract

【課題】この発明は小型かつ簡易な構成であっても効率よく発電することができる水流発電機、潮流発電機およびこれを用いた潮流発電方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
上記の課題を解決するために、この発明の水流発電機１は水流と同方向の回転軸を有するタービン２と、タービン２と同軸に設けられる円錐状の集水部材３と、タービン２の上部に設けられた発電機４と、タービン２の外周にかけられタービン２の回転を発電機４に伝達するチェーン５を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、水流を利用して発電する技術に関するものであり、特に、潮流発電に関する。

地球温暖化の問題によって従来の火力発電の増設は難しくなり、さらに原発の事故に依り放射能汚染等が深刻化しつつある中で、再生可能な自然エネルギーの開発が望まれている。しかも、これまでのようなコストの高い再生可能エネルギーではなく、安い自然エネルギーが望まれる。

特許文献１には、水流に対し直交方向で且つ水面に対し平行方向の軸方向をなす回転軸を有するとともに該回転軸の両端部を回転自在に支持された形態の衝動水車を具有する水力発電装置が記載されている。このように水流を水車によりエネルギー源として利用する試みは従来からあるが、使用される水車は水流に対し直交方向で且つ水面に対し平行方向の回転軸を有する。

特許第４６５３０３６号公報

特許文献１に記載の水力発電装置など従来の水車は流に対し直交方向で且つ水面に対し平行方向の回転軸を有し、水車の下端部のみで水流を受けるものである。したがって、大きな水車であってもわずかな水量しか利用することができない。また、このような水車では、一方向の水流しか利用することができない。河川のように常に同じ方向に流れる場合はそれでもよいが、潮流などのように時間によって満ち引きが交代する場合には、どちらか一方の流れしか利用することができなくなる。

この発明は小型かつ簡易な構成であっても効率よく発電することができる水流発電機、潮流発電機およびこれを用いた潮流発電方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明の水流発電機は水流と同方向の回転軸を有するタービンと、タービンと同軸に設けられる円錐状の集水部材と、タービンの上部に設けられた発電機と、タービンの外周にかけられタービンの回転を発電機に伝達するチェーンを有する。

また、この発明の潮流発電機は、水流と同方向の回転軸を有するタービンと、タービンの前後にタービンと同軸に設けられる円錐状の集水部材と、タービンの上部に設けられた発電機と、タービンの外周にかけられタービンの回転を発電機に伝達するチェーンと、タービンおよび発電機を浮揚させるフロートと、アンカーを有する。

さらに、この発明の潮流発電方法は上述の潮流発電機を海中に複数設置して発電する。

この発明の水流発電機は水流と同方向の回転軸を有するタービンを水中に設置して、タービン全面で水流を受けて発電に利用するので、小型であっても効率的に発電することができる。設置や移動も容易であり、設置場所や電力需要に応じて柔軟に発電規模を選択することができる。

水流発電機を示す正面図である。同右側面図である。同平面図である。水流発電機の主要部を示す正面図である。同右側面図である。潮流発電方法を示す正面図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、水流発電機を示す正面図、図２は同右側面図、図３は同平面図である。また、図４は水流発電機の主要部を示す正面図、図５は同右側面図である。

水流発電機１は、水流と同方向の回転軸を有するタービン２と、タービン２と同軸に設けられる円錐状の集水部材３と、タービン２の上部に設けられた発電機４と、タービンの外周にかけられタービン２の回転を発電機４に伝達するチェーン５を有する。

ここでは、水流発電機１は潮流発電機として使用できるように、タービン２の前後にそれぞれ円錐状の集水部材３が設けられている。河川で使用する場合には、上流側のみに設ければよい。

タービン２は複数枚のタービンブレード６を有する。そして、中心部にはタービンブレードがない空洞部７が形成されている。タービン２の外周には円筒状の外枠８が取り付けられ、内周部にも円筒状の内枠が取り付けられる。さらに外枠８の外側には正方形状のタービン支持枠９が設けられている。そして、タービン支持枠９はタービン２の外枠８に外側から接しており、タービン２の軸方向の動きは規制するが回転は自在なようにタービン２を支持する。

また、タービン２の外周はスプロケットになっており、チェーン５が巻き付けられている。このチェーン５はタービン２の真上の２個の中間スプロケット１０に接し、さらに上部の発電機４と同軸に接続された発電機側スプロケット１１に巻かれている。したがって、タービン２の回転はチェーン５を介して発電機４に伝達される。

集水部材３は、タービン２に向いた側はタービン２の径と同じか、あるいはそれより若干大きい。そして、反対側に向いて径が拡大した形状になっている。

タービン２の上部には、概ね長方形状の本体枠体１２が設けられている。タービン２を支持するタービン支持枠９は、本体枠体１２に支持されている。また、集水部材３や発電機４も本体枠体１２に支持されている。本体枠体１２には複数個のフロート１３が取り付けられており、この水流発電機全体を浮揚させる。また、本体枠体１２の下部には、アンカー１４が接続されている。

次に、この水流発電機１の作用および発電方法について説明する。水流発電機１を水流のある箇所に設置する。ここで、タービン２の回転軸が水の流れ方向に沿うように設置する。フロート１３やアンカー１４のチェーンの長さを適宜調節し、良好な水流が得られるような深さに設定する。

集水部材３の入口より流入した水はタービン２に集められて送り込まれ、タービン２を回転させる。タービンブレードは全て水中にあるので、小さくても効果的に水流を受けることができる。さらに、タービン２の中心部には空洞部７が形成されているので、流入量が大きいときは水の一部は空洞部７を通過し、タービンブレードに過度の力が加わらないようになっている。また、水中の浮揚物も空洞部７を通過し、タービンブレードにからみにくくなっている。

プロペラ状に配置されたタービンブレード６は、どちらの方向から水流を受けても回転することができる。したがって、海中に設置した場合、潮が引くときと満ちるときでは、水流が逆になるが、どちらの水流を受けてもタービン２は回転する。

発電機４は水上に出るように設置される。タービン２の回転はチェーン５を介して水上の発電機４に伝達され、発電が行われる。電力を使用する設備が近くにある場合には、交流発電機を用いて発電し、その電気をその場で使用してもよい。また、ある程度の距離であれば、送電線によって消費場所まで送電してもよい。また、直流発電機を用いて直流で発電し、蓄電池に充電してもよい。

図１〜図５に示す例では、ブレード２の外径は８００ｍｍ、空洞部７の径は４００ｍｍであり、集水部材３の開口部の径は１４６０ｍｍであり、装置全体は１辺が１６００ｍｍの正方形の本体枠材１２により支えられている。この場合の発電量は最大３ｋＷ程度である。

図６は潮流発電方法の例を示す正面図である。十分な潮流がある海域に複数の水流発電機１を横に並べて設置してある。この水流発電機１の大きさおよび台数は、その海域の大きさや潮流の量、さらに所望の発電量に合わせて適宜選択すればよい。

この発明の水流発電機１は１基でも十分な発電ができるので、さまざまな場所に使用することができる。海洋では、漁業権、船舶運行権、その他の法律による規制があり、利用できる広さや条件が変わることも考えられるが、水流発電機１を増減することにより、それぞれの場所に合った発電が行える。

また、この発明の水流発電機１は設置や撤去が容易であるので、季節を限定した使用もできる。さらに、季節によって海流が変化するような場合は、最適な位置に移動させながら発電することもできる。

このように、この発明の水流発電機を潮力発電機として実施することにより、日本の周囲に広がる広範な海域で発電することができる。潮流を利用した発電なので、二酸化炭素を排出せず、周囲の環境を悪化させることもない。

１．水流発電機
２．タービン
３．集水部材
４．発電機
５．チェーン
６．タービンブレード
７．空洞部
８．外枠
９．タービン支持枠
１０．中間スプロケット
１１．発電機側スプロケット
１２．本体枠部
１３．フロート
１４．アンカー

集水部材３の入口より流入した水はタービン２に集められて送り込まれ、タービン２を回転させる。タービンブレードは全て水中にあるので、小さくても効果的に水流を受けることができる。さらに、タービン２の中心部には空洞部７が形成されているので、流入量が大きいときは水の一部は空洞部７を通過し、タービンブレードに過度の力が加わらないようになっている。また、水中の浮遊物も空洞部７を通過し、タービンブレードにからみにくくなっている。

Claims

水流と同方向の回転軸を有するタービンと、タービンと同軸に設けられる円錐状の集水部材と、タービンの上部に設けられた発電機と、タービンの外周にかけられタービンの回転を発電機に伝達するチェーンを有する水流発電機。
水流と同方向の回転軸を有するタービンと、タービンの前後にタービンと同軸に設けられる円錐状の集水部材と、タービンの上部に設けられた発電機と、タービンの外周にかけられタービンの回転を発電機に伝達するチェーンと、タービンおよび発電機を浮揚させるフロートと、アンカーを有する潮流発電機。
請求項２に記載の潮流発電機を海中に複数設置して発電する潮流発電方法。