JP2014051940A - Power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、雨樋を流れる雨水や水回り機器の排水等を用いて発電を行う発電装置に関する。 The present invention relates to a power generation apparatus that generates power using rainwater flowing in a rain gutter or drainage of a watering device.
従来から、雨樋からの雨水やキッチンや洗面台等の排水によって、水車を回転させて、発電を行う装置がある。しかしながら、このような装置では、上記雨水等を用いたことによって、例えば水車で発電可能な流量の場合とこの流量に比べて小さく発電不可能な流量の場合とを生じる等、配管に流れる水の流量が安定し難い。また、流量が少ない場合では、水が配管の内面に沿って流下する等で、水車に水が導入されないこともある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a device that generates electricity by rotating a water wheel by rainwater from a rain gutter or drainage from a kitchen or a washstand. However, in such an apparatus, the use of the rainwater described above causes, for example, a flow rate that can be generated by a water turbine and a flow rate that is smaller than this flow rate and cannot be generated. The flow rate is difficult to stabilize. In addition, when the flow rate is small, water may not be introduced into the water wheel due to water flowing down along the inner surface of the pipe.
このため、例えば、特許文献1の発電装置では、雨水や排水を一時的に貯留する貯留部と、止水弁を介して貯留部の下流に接続された配管と、配管に設けられた発電用の水車とを備える。そして、この発電装置では、貯留部の貯留量が一定量を超えた際に、排水弁を開成することで、纏まった量の水を水車に導入し易くしている。これによって、特許文献1の発電装置は、流量のばらつきによる影響を略無くして、水車による発電を安定して行い易くしている。
Therefore, for example, in the power generation device of
ところで、特許文献1の発電装置では、例えば雨天時等で多量の雨水が貯留部に供給された場合、一定量の水が貯留部に溜まる毎に止水弁を開成し、溜めた水を排出すると止水弁を閉成して、一定量の水が溜まるまでこの閉成状態を保つものになっている。言い換えると、従来の発電装置では、回転子に直接流して発電可能な程度の流量の水が供給された場合であっても、一定量になるまで一旦貯留した後、この溜めた水を改めて流すことで発電を行っている。このため、従来の発電装置では、発電可能なエネルギーである前記流量が発電に利用されてないという問題がある。また、貯水量を検出する検知部を備えたり、電磁弁を止水弁に用いたり等した場合では、これら部材の作動に電気が必要となるため、電力を消費する前記部材を多数利用すると発電効率が低下するという問題がある。
By the way, in the power generation device of
そこで、上記事情を鑑みて、本発明は、発電効率を向上し易くした発電装置を提案することを課題とする。 Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to propose a power generation device that easily improves power generation efficiency.
上記課題を解決するために本発明は、配管を流れる水で回転子を回転させて発電を行う発電装置であって、前記水の流量が第1の所定値以上の場合に開成状態になり前記第1の所定値未満の場合に閉成状態になる止水弁を、前記配管の前記回転子より上流側に設け、前記止水弁は、前記第1の所定値未満の場合に前記水を前記止水弁の上流側に貯留させてその貯水量が所定量以上になる又は前記流量が第2の所定値以上になるまで閉成状態を保持する保持部を備えるものであることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a power generation device that generates power by rotating a rotor with water flowing through a pipe, and enters an open state when the flow rate of the water is equal to or higher than a first predetermined value. A water stop valve that is closed when it is less than a first predetermined value is provided upstream of the rotor of the pipe, and the water stop valve supplies the water when it is less than the first predetermined value. It is characterized by comprising a holding part that is stored upstream of the water stop valve and holds the closed state until the water storage amount becomes a predetermined amount or more or the flow rate becomes a second predetermined value or more. To do.
また、本発明として、前記配管を、雨樋の下流側又は水回り機器の排水側に設けたものであることが好ましい。 Moreover, it is preferable as this invention that the said piping is provided in the downstream side of a rain gutter or the waste_water | drain side of watering equipment.
また、本発明として、前記止水弁は、前記配管を閉塞する弁体と、この弁体を閉成状態側に弾性付勢する付勢部と、前記保持部として前記配管に磁着して前記弁体を閉成状態に保持する磁性体とを備えるものであることが好ましい。 Further, as the present invention, the water stop valve is magnetically attached to the pipe as the valve body that closes the pipe, the urging portion that elastically urges the valve body toward the closed state, and the holding portion. It is preferable to include a magnetic body that holds the valve body in a closed state.
本発明は、前記構成を具備したことで、第1、第2の所定値以上の流量の水又は所定量以上溜めた水で回転子を回転させることができる。このため、本発明は、流量に依らず常に所定量溜める場合や溜めずに常に回転子に流通させる場合に比べて、発電のロスを軽減し易くすることができる。これによって、本発明は、発電効率を向上し易くすることができる。 According to the present invention, the rotor can be rotated with water having a flow rate equal to or higher than the first and second predetermined values or with water accumulated more than a predetermined amount. For this reason, this invention can make it easy to reduce the loss of electric power generation compared with the case where it always distribute | circulates to a rotor without always storing a predetermined amount irrespective of flow volume. As a result, the present invention can easily improve the power generation efficiency.
本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。本実施形態の発電装置1は、例えば、図1に示すように、雨樋の下流側である竪樋や、流し台や洗面台等の水回り機器の排水側である排水管等の下流側流路に設けられる。
The present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings. For example, as shown in FIG. 1, the
発電装置1は、前記下流側流路の一部として機能する配管2と、配管2の途中に設けた止水弁20と、配管2を流れる水Wで回転子11を回転させて発電を行う発電部10とを備える。このため、発電装置1は、この下流側流路を流れる水Wを用いて発電を行っている。
The
配管2は、止水弁20を配置した接続部7と、接続部7(止水弁20)より上流側の第1部位3と、接続部7(止水弁20)より下流側の第2部位4とを有する。そして、配管2は、上方側から下方側に向けて水Wが流れる。言い換えると、第1部位3が第2部位4より上方に配置してあり、第1部位3の下部(下端部)が第2部位4の上部(上端部)に連通接続してある。以下、この水Wの流れる方向を、流れ方向Fとして、方向の一基準とする。そして、流れ方向Fに視た状態を、平面視とする。
The
第1部位3及び第2部位4は、内寸が略一様の管形状になっており、第1部位3と第2部位4とでこの内寸が略同じ寸法になっている。そして、第1部位3及び第2部位4は、流れ方向Fと略平行に軸方向が位置しており、管の軸芯が平面視重なって位置する。言い換えると、第1部位3と第2部位4は、略同軸で上下に並んで配置してある。更に、第2部位4には、発電部10の回転子11が設けてある。
The
発電部10は、配管2を流れる水Wで回転する回転子11と、回転子11の回転エネルギーを電気に変換する変換部(不図示)と、この変換部で変換した電気を蓄える蓄電部(不図示)とを備える。
The
回転子11は、例えば、流れ方向Fに略直交して回転軸を有した水車になっている。そして、回転子11は、流れ方向Fに流れてきた水Wによって、回転軸の軸周り(図2,3中の回転方向T3参照)に回転する。前記変換部は、例えばダイナモやオルタネータ等になっており、回転子11の回転駆動力を電力に変換する。前記蓄電部は、前記変換部と電気的に接続してある。そして、この蓄電部は前記変換部で変換された電力が供給されており、この電力を蓄える。
The
なお、発電部10は、前記蓄電部を備えないものであってもよい。そして、発電装置1は、発電部10で得た電力を外部の電力消費部(不図示)に供給するものであってもよい。この電力消費部は、例えば発光ダイオードを用いた照明器具等の、消費電力の小さいもの(少ない電力で作動可能なもの)が好ましい。
The
また、配管2は、第1部位3と第2部位4との間に拡張部5が設けてある。拡張部5は、第1部位3の下流端から外方に突出した突出部6と、突出部6の外周端を第2部位4の上流端に接続する接続部7とで形成してある。
Further, the
突出部6は、板状になっている。そして、突出部6は板面が流れ方向Fに略直交して位置する。突出部6の外周端には、接続部7の上流端が接続してある。このため、接続部7は上流端が突出部6を介して第1部位3に接続してある。
The
接続部7は、管形状になっている。そして、接続部7は内面が傾斜面になっており、下流側に向かう程筒の内寸が狭くなる。接続部7の下流端は、第2部位4の上流端と略同寸になっており、第2部位4の上流端に接続してある。
The
止水弁20は、拡張部5に配置してある。言い換えると、拡張部5は、配管2における止水弁20用の配置部になっている。止水弁20は、配管2を閉塞する弁体21と、配管2を閉塞する向きに弁体21を付勢する付勢部22と、配管2を閉塞した状態に弁体21を保持する保持部24とを備える。
The
弁体21は、板状に形成してある。弁体21は突出部6より下流側に配置してある。そして、弁体21の板面を突出部6の下面と略平行に並べた状態において、弁体21の平面視の寸法は、第1部位3の内寸より大きく、突出部6と略同寸或いは若干小寸になっている。
The
このため、弁体21は、板面を突出部6の板面に当接することで、第1部位3の下流端を閉塞することができる。言い換えると、弁体21は、突出部6に当接することで、前記閉塞した状態になる。これによって、止水弁20は、配管2を止水する閉成状態となる。更に、弁体21は、板面を突出部6の板面から離すことで、前記閉塞した状態から第1部位3の下流端を開放することができる。これによって、止水弁20は、配管2を通水可能にする開成状態となる。
For this reason, the
また、弁体21は板の外周の一端(第1端)に、枢支部23が設けてある。弁体21は、枢支部23を介して拡張部5に枢支される。このため、弁体21は、枢支部23によって拡張部5内で回動自在になっている。そして、枢支部23は、流れ方向Fに略直交した向きに回動軸を有しており、弁体21はこの回動軸周り(図3中の回動方向T1,T2参照)に回動する。これによって、弁体21は、第1部位3の下流端を閉塞する閉塞位置と、第1部位3の下流端を開放する開放位置とを切り替えることができる。言い換えると、止水弁20は、枢支部23を介して弁体21を回動させることで、前記閉成状態と開成状態とが切り替わる。
Further, the
付勢部22は、前記閉塞位置側に回動する向き(図2,3中の回動方向T2参照)で、弁体21を弾性的に付勢しており、例えば、ばね等の弾性体で形成してある。そして、付勢部22は、枢支部23に設けてある。このため、枢支部23は、例えば、二つの蝶片の間にばねを設けた所謂スプリングヒンジになっている。そして、付勢部22を有した枢支部23は、弁体21を閉じる側に付勢した状態で、弁体21を回動自在で配管2(拡張部5)に支持する。
The urging portion 22 elastically urges the
保持部24は磁性体で形成してあり、例えば磁石になっている。そして、保持部24は、平面視において、弁体21の外周の枢支部23を設けた第1端とは反対側の一端(第2端)側に設けてある。保持部24は、前記閉成状態時に、拡張部5に設けた被保持部25に磁着する。
The holding
被保持部25は、突出部6に設けてある。被保持部25は、平面視において、前記閉成状態の弁体20の保持部24と略重なって位置する。そして、被保持部25は、磁性体で形成してあり、例えば磁石になっている。更に、被保持部25は、前記閉成状態において、保持部24が磁着する。これによって、止水弁20は、前記閉成状態を保持することができる。言い換えると、止水弁20は、保持部24が被保持部25に磁着することで、弁体21を前記閉塞位置に保持することができる。
The held
また、止水弁20は、前記閉成状態に保持された状態で、水Wの流量が第1の所定値以上で供給されると、図2に示すように、保持部24による保持が解かれる。そして、止水弁20は、前記保持が解かれた状態で、前記第1の所定値以上の流量で水Wが供給されると、付勢部22の付勢力に抗して、弁体21が開放位置に向けて回動する。言い換えると、止水弁20は、前記第1の所定値以上の流量で水Wが供給されることで、前記閉成状態から前記開成状態に切り替わる。
Further, when the
このように、発電装置1は、前記第1の所定値以上の流量で水Wが供給された場合に、第1部位3から第2部位4に水Wが流入する。そして、発電装置1は、第2部位4に流入した水Wが回転子11を回転させる。言い換えると、発電装置1は、前記第1の所定値以上の流量で水Wが供給されることで、回転子11による発電を行う。
As described above, in the
更に、止水弁20は、前記開成状態で、水Wの流量が前記第1の所定値未満になり、例えば水圧が付勢部22の付勢力より弱まる(前記付勢力が前記水圧に勝る)と、付勢部22によって弁体21が前記閉塞位置に向けて回動する。そして、止水弁20は、弁体21が前記閉塞位置に位置すると、保持部24によって前記閉成状態に保持される。言い換えると、止水弁20は、水Wの流量が前記第1の所定値未満になると、前記閉成状態に切り替わるよう作動する。
Furthermore, in the open state, the
なお、前記第1の所定値は、例えば、前記蓄電部で蓄電可能な量の電力に前記変換部で変換できる程度の回転駆動力を回転子11に発生させる流量になっている。言い換えると、前記第1の所定値は、前記変換部での変換ロス等でエネルギーを消耗しても前記蓄電部に電力を蓄えさせられる程度に発電可能な流量になっている。このため、発電装置1は、前記第1の所定値の流量で水Wを流すことで、前記変換部での変換ロス等でエネルギーを消耗しても前記蓄電部に電力を蓄えさせられる程度の発電を行うことができる。
The first predetermined value is, for example, a flow rate that causes the
また、発電装置1は、図3に示すように、前記閉成状態において、弁体21を底部として第1部位3の下部に水Wを一時的に貯留することができる。そして、発電装置1は、第1部位3の下部に貯留された水Wが、所定量P1以上になると、保持部24による保持が解かれる。
In addition, as shown in FIG. 3, the
ここで、前記所定量P1は、例えば第1部位3の下端を開放して流下させることで回転子11による発電を行うことができる程度の貯水量になっている。
Here, the predetermined amount P1 is a water storage amount that can generate power by the
このため、止水弁20は、前記保持が解かれることで、所定量P1以上の水Wが第2部位4に向けて供給される状態になり、付勢部22の付勢力に抗して、弁体21が前記開放位置に向けて回動する。言い換えると、止水弁20は、第1部位3の下部に前記所定量P1以上の水Wを貯留することで、前記閉成状態から前記開成状態に切り替わる。これによって、発電装置1は、変換部での変換ロス等でエネルギーを消耗しても蓄電部に電力を蓄えさせられる程度の発電を行うことができる。
For this reason, the
また、発電装置1は、前記閉成状態での貯水時に、水Wの流量が第2の所定値以上になった場合、貯水量が前記所定量P1未満であっても、図2(a)に示すように、止水弁20が開成状態に切り替わる。この場合、発電装置1は、前記第2の所定値以上の流量の水Wや貯留した水Wで回転子11を回転させて、発電を行うことができる。
Further, when the
ここで、前記第2の所定値は、例えば前記貯水時に、止水弁20が開成状態に切り替わる流量になっている。そして、第2の所定値は、貯水量によって変動するが、前記第1の所定値よりも若干少ない流量、或いは前記第1の所定値と略同等の流量になっている。更に、発電装置1は、前記第2の所定値の流量の水Wと貯水量との合計が、前記蓄電部で蓄電可能な量の電力に前記変換部で変換できる程度に回転駆動力を回転子11に発生させる水量になっている。
Here, the second predetermined value is, for example, a flow rate at which the
このように、発電装置1は、水Wの流量が前記第1の所定値以上の場合に、止水弁20が前記開成状態になるため、この流量での水Wのエネルギーを有効に利用して発電を行うことができる。これによって、発電装置1は、発電効率を向上し易くすることができる。
Thus, since the
更に、発電装置1は、前記第1の所定値未満の場合に、水Wを止水弁20の上流側に貯留するため、前記第1の所定値未満の流量の水Wの第2部位4への流入を抑制することができる。言い換えると、発電装置1は、前記第1の所定値未満の水Wを第1部位3に一時貯留することで、発電を行い難い状態での通水を抑制することができる。これによって、発電装置1は、常時通水する場合に比べて、発電を行い難い状態での通水に伴う発電効率の低下を抑制することができる。
Further, since the
そして、発電装置1は、第1部位3での貯水量が所定量P1以上になった場合に、前記開成状態へ切り替えるため、この貯留した水Wのエネルギーを有効に利用して発電を行うことができる。これによって、発電装置1は、常時通水する場合に比べて、貯留した水Wによって発電効率を向上し易くすることができる。
The
更に、発電装置1は、前記貯水時に、前記流量が前記第2の所定値以上になった場合に、前記開成状態へ切り替えるため、この流量での水Wのエネルギーを有効に利用して発電を行うことができる。このため、発電装置1は、前記貯水時に前記第2の所定値以上の流量の水Wが第1部位3に流入した際に、この流量の水Wを貯留した場合(流量に依らず常時所定量P1貯留する場合)に比べて、水Wのエネルギーのロスを軽減し易くすることができる。これによって、発電装置1は、前記流量に依らず常時所定量P1貯留する場合に比べて、発電効率を向上し易くすることができる。
Furthermore, the
更に、発電装置1は、弁体21を前記閉成状態側に付勢する付勢部22を設けたことで、前記開成状態での通水後等に、この開成状態から付勢部22の付勢力によって前記閉成状態に容易に切り替えることができる。そして、発電装置1は、付勢部22を弾性体で形成したことで、付勢部22に駆動手段や検知部や制御部等を設けなくても、前記閉成状態への切替を可能にすることができる。これによって、発電装置1は、付勢部22を簡素に形成し易くすることができ、また制御部等の電動部材を備えなくてもすみ、この電動部材に発電した電力が消費される等での発電効率の低下を抑制することができる。
Furthermore, the
更に、発電装置1は、拡張部5に磁着する磁性体で保持部24を形成したことで、保持部24に駆動手段や流量や貯水量の検知部や制御部等を設けなくても、前記第1,第2の所定値や前記所定量P1で作動(止水弁20の開閉切替等)を可能にすることができる。これによって、発電装置1は、保持部24や止水弁20の開閉切替等を簡素に形成し易くすることができ、また電動部材を備えなくてもすみ、この電動部材に発電した電力が消費される等での発電効率の低下を抑制することができる。
Furthermore, since the
なお、本発明は、前記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更を行うことが可能である。例えば、前記下流側流路は、本例のように略垂直に水Wが流れるものに限らない。具体的には、この下流側流路が垂直方向から傾斜した向きで流れるものや、止水弁20より上流側と止水弁20より下流側とで前記傾斜した向きが異なるものや、前記上流側と前記下流側のうち一方のみが傾斜した向きで流れるもの等であってもよい。また例えば、付勢部22は、枢支部23に設けたものに限らず、拡張部5の傾斜面(内面)と弁体21の下面(前記閉成状態で第2部位4側を向く板面)との間に設けたもの等であってもよい。また例えば、発電装置1は、流量や貯水量を検知する検知部を備えたものであってもよい。この場合、保持部24は、検知部の検知結果に応じて保持を解除するものであってもよい。例えば、保持部24は、駆動手段を備え枢支部23を介して弁体21の回動を調整して弁体21の開閉切替や保持等を行うもの等であってもよい。
Note that the present invention is not limited to the configuration of the embodiment described above, and appropriate design changes can be made within the intended scope of the present invention. For example, the downstream channel is not limited to the one in which the water W flows substantially vertically as in this example. Specifically, the downstream channel flows in a direction inclined from the vertical direction, the upstream side from the
1 発電装置
2 配管
3 第1部位
4 第2部位
10 発電部
11 回転子
20 止水弁
21 弁体
22 付勢部
23 枢支部
24 保持部
25 被保持部
W 水
F 流れ方向
P1 所定量
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記水の流量が第1の所定値以上の場合に開成状態になり前記第1の所定値未満の場合に閉成状態になる止水弁を、前記配管の前記回転子より上流側に設け、
前記止水弁は、前記第1の所定値未満の場合に前記水を前記止水弁の上流側に貯留させてその貯水量が所定量以上になる又は前記流量が前記第2の所定値以上になるまで閉成状態を保持する保持部を備えるものであることを特徴とする発電装置。 A power generator that generates electricity by rotating a rotor with water flowing through a pipe,
A water stop valve that opens when the flow rate of the water is equal to or higher than a first predetermined value and closes when the flow rate is lower than the first predetermined value is provided upstream of the rotor of the pipe;
The water stop valve stores the water upstream of the water stop valve when the water stop valve is less than the first predetermined value, and the water storage amount becomes a predetermined amount or more, or the flow rate exceeds the second predetermined value. A power generation device comprising a holding portion that holds a closed state until it becomes.
The water stop valve includes a valve body that closes the pipe, a biasing portion that elastically biases the valve body toward a closed state, and a magnet that is magnetically attached to the pipe as the holding portion to close the valve body. The power generation device according to claim 1, further comprising a magnetic body that maintains the state.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
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