JP2015075090A - 発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】昨今自然エネルギーの有効活用が大きく望まれている中に合って、自然の運動エネルギー利用の課題がある。その利用形態の一つとして高低差を利用した落差による発電が多く行われ、これ等古くから利用されている現状にあって、他方かかる落差でなく、自然な状態での河川の利用や地球自転による限りない連続性のある潮流の利用が可能ではないか、なお、大きく利用できる可能性があると思へ、川の流れや潮流自体、地形や島嶼などの狭間に生じる潮流等をあるがままの状態での利用を企図し、解題解決の１案として提起するものです。
【解決手段】自然エネルギー利用の課題解決にまず、発電機を防水、耐水、耐湿、耐防錆に機構し、発電に適う水中に発電機を敷設支持し、河川や海における移動エネルギーを回転運動に変えて発電機により発電し、送電ケーブルを連結して伝送する構成である。当然全体を制御するコントロール部をトータルに制御し、かかる自然エネルギーを電力とすることで課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水中また海水中に投入可能に防水耐圧装備して設置する水流を利用した発電機に関する。

本発明は現在自然エネルギーの利用が大きく望まれている中にあって、自然エネルギーを利用した発電に関する装置のうち水中に敷設して敷設部所に存在する流れをエネルギー源として河川における水流や海中における潮流など、特に潮流は地球自転にかかり無尽蔵といえるほどのエネルギー源としてそれらの利用を図ることにある。従来技術では水中に小型の数百Ｗｈレベルの小型の電池向け程度のものがある。

特許３４６００４４ 特許４６８１００９ 特許４９４７８００ 特許５０７３０８７

製品例１

（株）イズミアンダーウオーター１００

製品例２

潮流発電 日経記事、２０１３年９月１３日夕刊

自然エネルギーの活用が望まれている現状において、その自然エネルギーの利用形態を考えるとき、無段に無限に利用可能であるものが望ましい中にあって、太陽光、風力発電などの断続的利用に対し、継続的に利用可能なエネルギーの対象となりうるものは何か、且つ、また、その対象を把握してエネルギーとしてどう利用可能かの課題がある。

本発明は、上記の課題に鑑み、かかる解決をはかる発電機および付随する装置周辺の提案である。

上記課題に対し河川における水流、また、海においては海流、島嶼間や多くの海峡、内海外海間の潮流、暖流や寒流など自転の現象である海水の移動をエネルギーとしてとらえることで略継続且つエネルギー源として利用可能であり、水流／潮流などを対象にこれらの水中における移動エネルギーを利用することで解決する。河川、潮流にあって段差・落差がなくても発電に適う水流があれば発電エネルギーとして利用可能とする構成である。
本発明は次の構成を備えている。なお、いずれかの請求項記載の発明を説明するに当たり行う用語の定義等は、発明のカテゴリーや記載順等に関わらず、可能な範囲に置いて他の請求項記載の発明にも適用があるものとする。
本発電機においては水中に装置することから
１、おのずと発電に適う水中に敷設する構成である。
２、発電機の設置を複数配置する複数化する。２次元でのマトリックスに配置し、上下 左右に３次元配置を図るなど、装置相互に障害にならない態様に従い配置可能領域 における発電力を１ブロックとして把握し、最大化を図る。
３、発電機に送電ケーブルを配備し、受電部に伝送する。
４、水流潮中にあって、発電機に時に送電ケーブルの変移可能な範囲の位置移動制御部 を構成する。
５、防水・耐圧・防湿構造に構成した構成である。
６、設置場所に対応して発電機は適宜な支持機構をもつ構成である。
７、発電機の回転効率化に流れ方向に指向する方向舵を回転受流部に装置する。
８、発電機の制御に制御装置を構成する。
９、障害物除去等機構を設ける。
１０、発電機、発電機駆動のチェックの機構、送受電の制御、露出発電回転機構の防塵 機構のチェック、監視、など発電機の制御などトータルにコントロールする構成で ある。

（請求項記載の発明の特徴）
請求項１は
発電に適う河川、海等において、流速／水力のある水流中にあるいはまた水中の平面部ないしまたは斜面に発電機を投入・敷設し、敷設位置で流速に耐える安定支持部を設け、該安定支持部において支持した発電機に方向舵を設けて、該方向舵で発電機を水流方向に相対する構成としたことを特徴とする。
上記請求項２項は
発電機の方向舵を水力による羽根車、ラセン軸等回転駆動部等の躯体または支持部に設けたことを特徴とする。
上記請求項３項は、
発電装置を駆動する水のエネルギーによる回転部への魚群等の流入を防止するために網等何等かの保全機器を敷設したことを特徴とする。
請求項４は、
上記請求項１項における発電装置を敷設する領域において、単数ないしまたは複数機をたとえばマトリックス状にないしは立体状３次元に、またはランダムになど複数機敷設したことを特徴とする発電装置である。
請求項５は、
上記請求項１項における発電装置に送電ケーブルを敷設したことを特徴とする。
請求項６は
発電装置の場所や位置を固定可能に基礎に固定し、また、いかりで係留し、あるいはまたケーブルで係留し、等設置発電機の発電効率を考慮して支持する構成とし、あるいはまた流れの変化に対応して時に発電機の場所位置を変更可能とする浮力機構を設け、噴射または回転装置による推進部で移動可能に構成し、あるいは水中底部敷設においては移動板を敷設するなどの移動可能な構成としたことを特徴とする。
請求項７は、
上記請求項１項における発電機の発電効率向上に永久磁石を利用した発電機を２系統巻線として出力を倍加し、また、巻線切り替え可能に構成して低速回転から高速回転まで発電可能に制御する制御装置を設けたことを特徴とする。
請求項８は、
発電機において、発電効率向上に各適宜の場所位置に水流集中板や発電障害物防除機構また堰を敷設したことを特徴とする。
請求項９は、
上記請求項１項から請求項７項における発電機は、発電機および該制御装置、受電部、支持具その他コントロール必要事項を監視制御する制御部を具備することを特徴とする

本提案における課題解決は、水中発電機によって構成する。

本発明は、
１、河川、海中に発電機を敷設し、その水流を利用する関係から、発電に適う水深水流水 量などがあれば設置可能であり、発電の継続性、安定性が非常に高く、電力の安定的 な供給が可能である。
２、河川、海中における発電機の敷設に際し、水力発電でいわれる落差・段差を必要とし ない。平坦であってよく、また、河川底で良く、敷設数は底に相互発電装置の弊害の ない範囲で複数個可能であり、個々の発電機の能力を超えて、多くの電力を供給可能 である。
３、発電機の方向舵は時宜における水流を無駄なく効率利用でき、発電効率の向上最大化 が意図できる。
４、略無尽蔵である潮流エネルギーも発電の対象として利用できることから、電力の安定 的な確保が可能である。

本発明に係る装置の基本的な構成を示す図 発電機部の図 発電機部を複数配置する場合の例を示す図 発電ユニットの単体の図 発電ユニットの断面図を示す図 水流集中板や防塵機構を敷設した例を示す図

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面（概念図）に基づいて説明する。

図１は、装置の基本的な構成であり、発電に適う河川、海等において、流速／水力のある水流中１にあるいはまた水中底面２に発電機部３を敷設し、敷設位置で流速に耐える安定支持部４を設け、該安定支持部において支持した発電ユニット５に方向舵６を設けて、該方向舵で発電機を水流方向７に相対する構成としたことを特徴とする発電機および制御装置である。
水中の発電機部３には送電ケーブル８を配備し、受電部と発電機の制御を行う制御装置９から構成する。
本発電機は、発電ユニット５の動作チェック機構、送受電の制御、露出発電回転機構１０の防塵機構１１のチェック、監視、など発電機部３の制御などトータルにコントロールする構成であり、発電機および該制御装置、受電部、支持具その他コントロール必要事項を監視制御する制御部を具備することを特徴とするものである。
図２は、発電機部３の詳細図であり、設置場所に対応した適宜な発電ユニット５の支持機構をもつ構成を示す。また水流潮中にあって、発電機に時に送電ケーブルの変移可能な範囲の位置移動制御機構１２を構成する。すなわち、発電機の回転効率化に流れ方向に指向する方向舵６を発電機の水力による羽根車、ラセン軸等発電回転機構１０の躯体または支持部に装置する。
水中底部敷設においては、発電装置の場所や位置を固定可能に基礎に固定し、また、いかり１３で係留し、あるいはまたケーブル１４で係留等、設置発電機の発電効率を考慮して支持する構成とし、またないしは流れの変化に対応して、時に発電機の場所位置を変更可能にする浮力機構１５を敷設し、噴射ないしまたは回転装置による推進部で移動可能に構成する。あるいはまた水中底部敷設においては移動板１６を敷設するなどの移動可能な構成とする。
また、発電装置を駆動する回転機構部へ魚群等の流入を防止するために網等何等かの防塵機構１１を装備する。
図３は、発電機部３を複数配置する場合の例である。２次元でのマトリックスに配置し、上下左右に３次元配置を図るなど、装置相互に障害にならない態様に従い配置可能領域における発電力を１ブロックとして把握し、最大化を図る
図４は、発電ユニット５の単体の図である。
図５は、発電ユニット５の断面図であり、水中に敷設するために、シール材１７・水中コネクタ１８等を用い防水・耐圧・防湿構造に構成した構成である。また、本発明における発電機１９は、特許第４４６３８７２、特許第４７１２８９６に記述の発電効率向上に発電機を２系統巻線として出力を倍加し、また、巻線切り替えにより低速回転から高速回転まで発電可能に制御する制御装置を設けて利用した例を示す。
図６は、発電効率向上に水流集中板２０や防塵機構１１を敷設した例を示す。

１．水流中
２．水中底面
３．発電機部
４．安定支持部
５．発電ユニット
６．方向舵
７．水流方向
８．送電ケーブル
９．制御装置
１０．発電回転機構
１１．防塵機構
１２．位置移動制御機構
１３．いかり
１４．ケーブル
１５．浮力機構
１６．移動板
１７．シール材
１８．水中コネクタ
１９．発電機
２０．水流集中板

上記課題に対し河川における水流、また、海においては海流、島嶼間や多くの海峡、内海外海間の潮流、暖流や寒流など自転の現象である海水の移動をエネルギーとしてとらえることで略継続且つエネルギー源として利用可能であり、水流／潮流などを対象にこれらの水中における移動エネルギーを利用することで解決する。河川、潮流にあって段差・落差がなくても発電に適う水流があれば発電エネルギーとして利用可能とする構成である。
本発明は次の構成を備えている。なお、いずれかの請求項記載の発明を説明するに当たり行う用語の定義等は、発明のカテゴリーや記載順等に関わらず、可能な範囲において他の請求項記載の発明にも適用があるものとする。
本発電機においては水の中に装置することから、次のような構成となる。
１． おのずと発電に適う水中に敷設する構成である。
２． 発電機の設置を複数配置する複数化する。2次元でのマトリックスに配置し、上下左右に3次元配置を図るなど、装置相互に障害にならない態様に従い配置可能領域における発電力を1ブロックとして把握し、最大化を図る。
３． 発電機に送電ケーブルを配備し、受電部に伝送する。
４． 水流潮中にあって、発電機に時に送電ケーブルの変移可能な範囲の位置移動制御部を構成する。
５． 防水・耐圧・防湿構造に構成した構成である。
６． 設置場所に対応して発電機は適宜な支持機構をもつ構成である。
７． 発電機の回転効率化に流れ方向に指向する方向舵を回転受流部に装置する。
８． 発電機の制御に制御装置を構成する。
９． 障害物除去等機構を設ける。
１０．発電機、発電機駆動のチェックの機構、送受電の制御、露出発電回転機構の防塵機構のチェック、監視、など発電機の制御などトータルにコントロールする構成である。

請求項１に係る発電機は、水流中または水中に敷設され、かつ敷設位置にて内部に水流を生じさせかつ当該水流の流速に耐える枠体状の安定支持部を設けた発電機において、安定支持部は係留手段によって敷設位置が変更可能になるように敷設され、方向舵を設けた発電ユニットを位置移動制御機構を介して安定支持部の内部空間に設け、方向舵と位置移動制御機構によって発電ユニットの発電回転機構を水流の方向に相対させることを特徴とする。
請求項２に係る発電機は、上記の構成において、好ましくは、発電回転機構に対して発電障害物防除機構を設けたことを特徴とする。
請求項３に係る発電機は、上記の構成において、好ましくは、敷設位置で複数の安定支持部を敷設し、複数の発電ユニットで発電を行うようにしたことを特徴とする。
請求項４に係る発電機は、上記の構成において、好ましくは、発電ユニットに対して送電ケーブルを敷設したことを特徴とする。
請求項５に係る発電機は、上記の構成において、好ましくは、安定支持部に水流の変化に対応して敷設位置を変更可能にする浮力機構および移動板を設けたことを特徴とする。
請求項６に係る発電機は、上記の構成において、好ましくは、発電ユニットに対して水流集中板を設け、水流集中板に発電障害物防除機構を設けたことを特徴とする。

Claims (9)

1. 発電に適う河川、海等において、流速／水力のある水流中にあるいはまた水中平面部ないしまたは斜面に発電機を敷設し、敷設位置で流速に耐える安定支持部を設け、該安定支持部において支持した発電機に方向舵を設けて、該方向舵で発電機を水流方向に相対する構成としたことを特徴とする発電機および制御装置（以下、発電機という）。
2. 上記請求項１項における発電機の方向舵を水力による羽根車、ラセン軸等回転駆動部の躯体または支持部に設けたことを特徴とする発電機および制御装置。
3. 上記請求項１項における発電装置を駆動する回転機構部への魚群等の流入を防止するために網等何等かの保全機器を敷設したことを特徴とする発電機および制御装置。
4. 上記請求項１項における発電装置を敷設する領域において単数ないしまたは複数機を敷設したことを特徴とする発電機および制御装置。
5. 上記請求項１項における発電装置に送電ケーブルを敷設したことを特徴とする発電機および制御装置。
6. 上記請求項１項における発電装置の場所や位置を固定可能に支持し、またないしは流れの変化に対応して、時に発電機の場所位置を変更可能とする浮力機構を敷設し、ないしまた噴射ないしまたは回転装置による推進部で移動可能に構成し、あるいはまた水中底部敷設においては移動板を敷設するなどの移動可能な構成としたことを特徴とする発電機および制御装置。
7. 上記請求項１項における発電機において、発電効率向上に発電機を２系統巻線として出力を倍加し、また、巻線切り替えにより低速回転から高速回転まで発電可能に制御する制御装置を設けたことを特徴とする発電機および制御装置。
8. 上記請求項１項における発電機において、発電効率向上に水流集中板や発電障害物防除機構を敷設したことを特徴とする発電機および制御装置。
9. 上記請求項１項から請求項７項における発電機は、発電機および該制御装置、受電部、支持具その他コントロール必要事項を監視制御する制御部を具備することを特徴とする発電機および制御装置。

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