JP2013096403A

JP2013096403A - 発電（動力）用として流体中に設置するタービン（水車、風車）のための、浮力（比重）調整機能と流体方向誘導機能を備え、縦列多重連結設置を可能とする外構装置。

Info

Publication number: JP2013096403A
Application number: JP2011252030A
Authority: JP
Inventors: Yaheitai Hayashi; 弥平太林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2013-05-20

Abstract

【課題】従来流体中に発電（動力）用タービンを設置して大きな発電量（動力量）を得ようとするためには、発電（動力）用タービンの大型化と、多数設置がその手段であった、そのためには莫大な建設費が必要であった。
【解決手段】個々の発電（動力）用タービン（水車、風車）に適切な形状の外構を備えることにより、前方のタービン（水車、風車）を通過した流体の乱れを、流体に接する適切な形状の外曲面、内曲面、がもたらすベルヌーイの法則に基づく流体方向誘導効果により流体速度を補正補強し、後方のタービンの効率の劣化を防ぐことにより、タービンの縦列多重連結設置を可能とする。又、浮力（比重）調整機能により、吹き流し方式の設置が可能となり、固定箇所が１箇所又は２箇所となるため建設費の大幅な低減を可能とする。
【選択図】図１１

Description

本発明は発電（動力）用タービン（水車、風車）を流体中に、又は河川等の水流上に縦列多数設置した時の発電（動力）効率の低下防止（向上）と設置工事費の低減に関する。

従来発電（動力）用のタービン（水車、風車）は一定範囲内に多数設置の場合、前方タービン（水車、風車）による流体の乱れの影響を避けるため、前方タービン（水車、風車）と一定の距離を保たなければならなかった。
（大型風力発電装置、設置の実例参照）

海流、潮流、河川、小水流用等流体発電装置の多様化。

蓄電技術（性能）の向上、及び小型化、スマートグリッドの一般化等、電力消費地と発電所の接近による送電距離短縮システムの開発等。

移動体設置用の発電装置の場合、個々の発電機のタービン通過時の流体速度が最大となる外構を備えた発電機を連続的に縦列且つ緊密に固定連結する方法がある。（特許文献１参照）

特開２００５−２９１１９３号公報（Ｐ２００５−２９１１９３Ａ）

従来大きな発電（動力）量を得るためには発電機（タービン）の大型化と、それに伴い大きな建設費用を必要とした。

本発明は特に、海流、潮流、河川、小水流，導管（パイプ）内、移動体内外等の限られたスペースでの発電効率の向上、設置工事費の低減を可能とする発電装置を実現する事を目的とするものである。

本発明は上記目的を達成するため、個々の発電（動力）用タービン（水車、風車）通過時の流体速度が最大となる本発明外構（図１参照）を備えることにより、発電（動力）用タービン（水車、風車）を縦列、多重、緊密な連続的設置を可能とするものである。

また、各発電（動力）用タービンの外構内に気体（空気、ヘリウム等）を注入し、流体との比重を同調させ、適度な浮力を持たせることにより、固定箇所を１ケ所（又は２ケ所）として吹き流し状（図８参照）にすることにより、限られた工事費用での、大発電量（大動力量）装置の設置を可能とする、又本発明外構本体は強度を持ちしかも軽量であるＦＲＰ、カーボンファイバー等の素材を用いる。

また、管（パイプ）内に連続的に固定設置する（図１２参照）、又、移動体内外に固定設置する。（図１１参照）。

適切な形状の外構を備えることにより、前方の発電（動力）用タービン通過後に後方タービンに向かう流体の乱れが補正（補強）され、前後の発電（動力）用タービンの間隔を短くしても個々の発電効率は変わらず、限られたスペースに多くの発電機の設置が可能となる。

上記効果と流体との比重（浮力）調節機能により、吹き流し型設置が可能となり、限られたスペースにおける大発電量の実現と安い設置費用両方の実現が可能となる、又点検、整備の時は空気（気体）注入量を増やし浮上させることにより点検整備が容易となる。

高速移動体に設置した場合、大きな電力を得られるため、大幅な燃費削減が可能となる（図１１参照）。

本発明外構の基本型、正面図と側面図外構の拡大部分側面図外構にタービンを内蔵した実施例、正面図と側面図と透視図流速補強フード付外構外構最頂部の変化型図小水流、浅い河用の外構図６図外構の実例図河川の実施例海流発電装置実施例海流発電装置実施例移動体への実施例導管（パイプ）内の実施例

以下、本発明の実施形態を図１〜図１２に基づいて説明する。

図１の（１）は本発明（海流、潮流、河川用）外構の正面図、（２）Ａは側面図、（２）Ｂは断面図、（３）は正面図が多角形となる外構。１は入水口、２は外曲面、３は排水口、４は連結索、５は内曲面、６は空気注入部位、矢印は水流方向である、１の入水口より外構内面に流入した水流は直進し、流速を変えずに（又は増速して）後方に位置する外構入水口に向かう。外構の外曲面に沿って流れる水流７は、外構外曲面の水流方向誘導効果（ベルヌーイの法則に基づく）により、後方に位置する外構の入水口に集中するため、後方外構内面を通過する流速を増す。この効果により、内部にタービン（水車）を設置した場合、前方タービン（水車）通過後の流体（水流）の乱れ（減速）を補強し、後方外構内に設置したタービン（水車）の発電（動力）効率の劣化を防止する。

正面図が円形又は図１（３）のように多角形となる外構を分割成造することにより大型タービン（水車）に適応できる口径の外構を大量生産することを可能とし、又現場への運搬を容易にすることが出来る。

図２は外構上部（水面に近い部位）断面の拡大図である。１は連結索、２は比重（浮力）調整のための気体（空気）注入パイプ、３は気体（空気）注入部位（注入部位は吸水、吸気性のある繊維質とする）、４は比重（浮力）調整のための密閉弁を備えた排気口、又外構下部（水底に近い部分）には同様の機能を備えた吸排水口を設ける。又外構側面部位は気体・空気量は固定することも可能。
図２の（２）は連結索断面図、（３）は（２）の拡大図、５は連結索本体、６は各種ケーブルとパイプ、７は皮膜、又、設置状況により本外構には比重感知センサー、気体（空気）ポンプ等装備可能。又点検整備の時は外構内空気量を増量し、水面に浮上させることにより点検整備が容易となる。

図３は外構内に発電機（油圧用タービン、水車）を設置した実例図、又は発電機（油圧タービン、水車）の外側に本発明外構を装備した実施例。

図４は流体速度が極めて遅い場所に設置する場合の補助フード付外構。

図５は流体のあらゆる密度（比重）速度に適応するため、外構頂部Ａの変位による側面図の変化を示す。図５の（３）は特に潮流又は新幹線のような、流体方向の逆転のあるような場所、又は移動体に設置するときの双方向適応可能な形状を示す。この場合外構内に装備するタービン（水車、風車）も、双方向適応可能なものとする。又潮流発電の場合は、潮流の反転に対応すべく上流側、下流側、両方を固定し下流側固定部の索を延ばす（緩くして余裕を持たせる）。又外構の内外曲面は双方向対応可能な形状、図５の（３）とし、内部に設置するタービン（水車）も双方向対応型とする。また外構内面の

（図５の点線の内曲面部）もあるが、外曲面による水流（流体）方向誘導効果の方が抵抗が少なく効率が良いと思われるが、内外曲面の効果をほどよく折衷する形状も可能。（図５の点線）。

図６は小水流、浅い河川用の浮き流し型の外構様式（大きな浮力が必要な場合は底部もフロートとする）。

図７は小水流、浅い河川用浮き流し型発電（動力）用水車の実例図。

図８は河川実施例。

図９図１０は海流（潮流）実施例。潮流の場合２ケ所固定（００２２の、又潮流発電の場合は・・・以下を参照）。

図１１は移動体の固定設置例。

図１２はパイプ（導管内）固定設置例。

Claims

発電（動力）のため流体中（流体上）に設置するタービン（水車、風車）用の、浮力（比重）調整（調節）機能により吹き流し型設置を可能とし（固定設置も可）、縦列多重連結設置のとき個々のタービン（水車、風車）の発電力（動力）低下を防止するための
外曲面（内曲面）による流体方向誘導機能、形状、を備えた外構装置。
請求項１の外構内に発電（動力）用タービン（水車、風車）を備えた縦列多重連結型発電装置。
本発明外構に内接可能な（その外側に本発明と同様な機能を備えた外構を装備可能な、縦列多重連結に耐える強度を持つ接続部を備えた）、タービン、水車、発電装置。