JP2016130513A - 陸上水流発電装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上記従来の発電装置は、発電機セットをボートに載せたようなものであり、船の積載重量制限の関係で大型発電機セットを積載できないために発電量が制限され、かつ使用するチェーン18の耐久性が高くないことから、定期的に停止させてメンテナンスを行う必要があり、かつ接続された伝送用の電線が水中に沈められるため、石にぶつかって傷がつき、漏電を生じることがある。
一、発電量を上げることができない:水面に浮かせた発電機セットはフロートにより積載重量が制限され、水流の力を受けて転覆しないように、発電機の大きさを制限する必要があるため、発電量を上げることができない。
二、耐久性が低い:チェーンとギアホイールを使用してエネルギーを伝達しており、チェーンは回動時にギアホイールと摩擦を生じ、かつ空気中の埃によってチェーンの磨損が加速し、頻繁なメンテナンスが必要となる。
三、損壊を生じやすい:電力を伝送する電線が水中に設置されるため、水流中の物体がぶつかり、損傷を受けやすく、かつ水面に浮いている発電装置も、水気を受けて酸化し、破損を生じやすい。
このように、従来の水面に浮かせた発電装置は、発電することはできるものの、発電量を十分に拡充できず、また水の影響を受けて損壊しやすいため、改善の余地がある。
前記支持セットが第1支持シャフトと第2支持シャフトを備え、前記第1支持シャフトの一端が前記固定座体に取り付けられ、前記第2支持シャフトの一端が前記固定座体に取り付けられ、前記第1支持シャフト、前記第2支持シャフトの他端が前記水車ブレードの両側に取り付けられ、かつ前記水車軸心と枢結されることは望ましい。
また、発電ユニットは水流上方のプラットフォームに設置されるので、装置を大型化して発電量を増やすことが可能であり、水車セットの回動によって発生したエネルギーを発電ユニットに伝える可動式エネルギー伝達ユニットは水流によって損傷を受け難く、耐久性が高まる。
図2〜図6は、本発明の実施例1を示す。
本発明の陸上水流発電装置は、陸地上の河川、水路、ダム、溝のような水流2の上方に設置され、水流2の流動エネルギーを受け取って電気エネルギーに変換するものであって、本体ユニット3、水車ユニット4、可動式エネルギー伝達ユニット5、発電ユニット6を含む。
実施例1において、プラットフォーム31は水流2から一定距離上方の位置に構築され、収容空間311は発電室として使用できる。
プラットフォーム31は、水流2の中央位置に構築することもできる。水流2のチャネル幅が比較的広いときは、横方向に複数の陸上水流発電装置を設置して発電量を増やすことができ、水流2が狭いチャネルの場合も縦方向に設置することができる。実際には、水流2の状況に合わせて適切な発電形式を構築する必要がある。
フロートセット41は、第1フロート411、第2フロート412、第1フロート411上に設けられた第1凹槽413、第2フロート412上に設けられた第2凹槽414を備え、第1フロート411及び第2フロート412は水流2の水面上に浮かべることができる。
水車ブレード421は水流2の水面に接触し、かつ水流2の流動の衝撃を受けて回動され、同時に水車軸心422及び第1ギアホイール423が回動される。
水車セット42は、フロートセット41上に配置され、浮力により水車ブレード421を水面に浮かべることができ、水流2の水位の高さに伴い上下動する。
水流2が高水位にあるとき、水車セット42の位置が高く上がり、挟角θが小さくなる。水流2が低水位にあるとき、水車セット42は水位に伴って低くなり、挟角θが大きくなる。水車セット42は高水位または低水位を問わず、水流2の流動の衝撃を受けることができ、それにより水車ブレード421が動かされ、回動される。
第1支持シャフト431、第2支持シャフト432の一端は固定座体32に取り付けられ、他端が水車ブレード421の両側に位置し、かつ軸受を介して水車軸心422と連結され、第1支持シャフト431、第2支持シャフト432及び水車軸心422がU字形を形成する。
なお、このような構造に限定されず、1つの支持シャフトと水車セット42のみを枢結してもよい。
第1伝動セット51は、第1ギアホイール423と噛み合う第2ギアホイール511と、第2ギアホイール511が一端に固定され、かつ水車軸心422に垂直な第1軸心512と、第1軸心512の他端に固定された第3ギアホイール513と、第1ギアホイール423および第2ギアホイール511の位置を規制する第1ギアホイールボックス514と、を備える。
第1軸心512は周縁が保護鋼管515により囲まれて保護される。
第1ギアホイール423は第2ギアホイール511、第1軸心512、第3ギアホイール513を連動して回動させることができる。
第1軸心512の外層の保護鋼管515が固定座体32上に設置され、第1軸心512が保護鋼管515内で回動し、かつ支持セット43と同期して移動する。
第2軸心522は第1軸心512に垂直で、かつ水車軸心422に平行であり、第3ギアホイール513は第4ギアホイール521、第2軸心522、第5ギアホイール523を連動して回動させることができ、水車セット42は第1伝動セット51を介して第2軸心522を連動させる。
実施例1において、第3軸心532は第2軸心522に平行かつ第1軸心512に垂直に設置され、第5ギアホイール523は第6ギアホイール531及び第3軸心532を連動して回動させる。また、第5ギアホイール523、第6ギアホイール531の外層に保護蓋534が設置され、使用者が第5ギアホイール523、第6ギアホイール531に巻き込まれ、危険が発生することがないように保護する。
水車セット42が水面に浮いているとき、第1プレート434、第2プレート435は第1フロート411、第2フロート412の上にそれぞれ置かれ、かつ第1部材436と第1フロート411に形成した第1凹槽413、及び、第2部材437と第2フロート412に形成した第1凹槽414が相互に嵌合され、第1フロート411、第2フロート412を固定して摺動しないようにする。そして、第1フロート411、第2フロート412に水車ブレード421を積載して水面で回動させ、図6に示すように水車セット42が水面から離れると、第1プレート434、第2プレート435と第1フロート411、第2フロート412が分離される。
また、第1フロート411、第2フロート412の上流側下縁部は、水流2の上流方向に向けて船底までの深さが次第に浅くなるよう湾曲した船形416に形成され、水流2が第1フロート411、第2フロート412を通過しやすくする。
水流2が低水位であると水車セット42が下降するが、第1伝動セット51を介して水車セット42と連結された第2伝動セット52は、固定座体32を支点として上昇し、支持セット43と水面とのなす角度である挟角θが大きくなり、水車セット42の回動エネルギーが依然として可動式エネルギー伝達ユニット5から発電機61に伝達され、発電することができる。
水流2が高水位になると水車セット42が上昇し、第2伝動セット52は固定座体32を支点として下降し、挟角θの角度が小さくなり、水車セット42の回動エネルギーが依然として可動式エネルギー伝達ユニット5から発電機61に伝達され、発電することができる。
実施例2と実施例1はほぼ同じ構造を有するので、共通する部分については説明を省略する。
実施例1と異なる点は、可動式エネルギー伝達ユニット5が、水車軸心422に固定された第1伝動ホイール541、固定座体32上に設置された第2伝動ホイール542、第1伝動ホイール541と第2伝動ホイール542とを連絡する第1伝動部材543、固定座体32上に設置され、かつ第2伝動ホイール542と同期して回動する第3伝動ホイール544、発電機軸心611に固定された第4伝動ホイール545、第3伝動ホイール544と第4伝動ホイール545とを連絡する第2伝動部材546を含む点である。
第1伝動部材543は同時に第1伝動ホイール541及び第2伝動ホイール542の外周に掛け回され、第1伝動ホイール541の力を受けて第2伝動ホイール542を回動させることができる。
また、第2伝動部材546は同時に第3伝動ホイール544及び第4伝動ホイール545の外周に掛け回され、第3伝動ホイール544の力を受けて第4伝動ホイール545を回動させることができる。
実際には、発電機61の発電機軸心611は直接第2伝動ホイール542と連動することができ、第3伝動ホイール544、第4伝動ホイール545、および伝動部材546を使用しなくても、発電することはできる。
好ましくは、第1伝動部材543としてチェーンを使用し、第1伝動ホイール541、第2伝動ホイール542は第1伝動部材543に合わせた歯車を使用する。また、第2伝動部材546は伝動ベルトを使用し、第3伝動ホイール544により第4伝動ホイール545を連動して回動させることができ、伝動ベルトの数量はエネルギーの大きさによって決定することができる。
なお、第1伝動部材543、第2伝動部材546の種類は実際の状況に応じて選択することができ、これらに限定されない。
一、フロートセット41を水面上に浮かべ、水車ユニット4に水流2と常に接触した状態を保たせることができ、水流2の水位の高低がどうであっても、水車ブレード421を水流2の衝撃で回動させることができる。
3 本体ユニット
31 プラットフォーム
311 収容空間
32 固定座体
321 第1収容槽
322 第2収容槽
323 第3収容槽
324 第4収容槽
33 クレーン
4 水車ユニット
41 フロートセット
411 第1フロート
412 第2フロート
413 第1凹槽
414 第2凹槽
415 ロープ
416 船形
42 水車セット
421 水車ブレード
422 水車軸心
423 第1ギアホイール
43 支持セット
431 第1支持シャフト
432 第2支持シャフト
433 ハンガー
434 第1プレート
435 第2プレート
436 第1部材
437 第2部材
5 可動式エネルギー伝達ユニット
51 第1伝動セット
511 第2ギアホイール
512 第1軸心
513 第3ギアホイール
514 第1ギアホイールボックス
515 保護鋼管
52 第2伝動セット
521 第4ギアホイール
522 第2軸心
523 第5ギアホイール
524 第2ギアホイールボックス
53 第3伝動セット
531 第6ギアホイール
532 第3軸心
533 補助シャフト
534 保護蓋
541 第1伝動ホイール
542 第2伝動ホイール
543 第1伝動部材
544 第3伝動ホイール
545 第4伝動ホイール
546 第2伝動部材
6 発電ユニット
61 発電機
611 発電機軸心
612 クラッチ
7 直線
θ 挟角
Claims (5)
- 水流の流動エネルギーを受け取って電気エネルギーに変換する、陸上水流発電装置であって、本体ユニット、水車ユニット、可動式エネルギー伝達ユニット、発電ユニットを含み、
前記本体ユニットは、水流の上方に間隔をあけて設置されたプラットフォームを含み、
前記水車ユニットは、支持セットと、前記支持セットを介して前記プラットフォームに連結された水車セットと、前記プラットフォームに連結され、かつ前記水車セットを下方から支持するフロートセットを含み、前記フロートセットは浮力によって水流上に浮かべられ、前記フローセット上の水車セットがフロートセットの上下動に伴って上下動すると共に、水流と接触して回動し、
前記可動式エネルギー伝達ユニットは、前記水車セットに連結されて前記水車セットの位置に合わせて移動すると共に、前記水車セットの回動による動力を伝達し、
前記発電ユニットは、前記プラットフォームに設置され、かつ前記可動式エネルギー伝達ユニットに連結され、前記可動式エネルギー伝達ユニットから動力を受け取って電力を発生する発電機を含む、
ことを特徴とする、陸上水流発電装置。 - 前記水車セットが分離可能に前記フロートセット上に設置され、前記水車セットが、水流を受ける水車ブレードと、前記水車ブレードが固定された回動自在な水車軸心と、前記水車軸心に固定された第1ギアホイールを備え、前記支持セットの一端部が前記水車セットに枢結されると共に、他端部が前記プラットフォームに設置された固定座体に枢結され、かつ前記支持セットが前記固定座体から前記水流の下流側へ斜め下方に延伸され、前記可動式エネルギー伝達ユニットが、第1伝動セットと、第2伝動セットと、第3伝動セットを含み、前記第1伝動セットが前記第1ギアホイールに噛み合わされた第2ギアホイールと、前記第2ギアホイールが固定された第1軸心と、前記第1軸心に固定された第3ギアホイールを備え、前記第1軸心が前記支持セットと同期して移動し、前記第2伝動セットが、前記第3ギアホイールに噛み合わされた第4ギアホイールと、前記第4ギアホイールが固定された第2軸心と、前記第2軸心に固定された第5ギアホイールを備え、前記第3伝動セットが、前記第5ギアホイールに噛み合わされた第6ギアホイールと、前記第6ギアホイールが固定され、かつ前記固定座体に回動自在に設置されると共に、前記発電機の駆動軸に連絡された第3軸心を備えることを特徴とする、請求項1に記載の陸上水流発電装置。
- 前記第3伝動セットがさらに、第6ギアホイール、及び、前記第6ギアホイールの円心を中心として旋回する前記第5ギアホイールに連結された補助シャフトを備えたことを特徴とする、請求項2に記載の陸上水流発電装置。
- 前記支持セットが第1支持シャフトと第2支持シャフトを備え、前記第1支持シャフトの一端が前記固定座体に取り付けられ、前記第2支持シャフトの一端が前記固定座体に取り付けられ、前記第1支持シャフト、前記第2支持シャフトの他端が前記水車ブレードの両側に取り付けられ、かつ前記水車軸心と枢結されたことを特徴とする、請求項3に記載の陸上水流発電装置。
- 前記支持セットがさらに、前記第1支持シャフトの下部に設けられた第1プレートと、前記第2支持シャフトの下部に設けられた第2プレートと、前記第1プレートの下方に突設された第1部材と、前記第2プレートの下方に突設された第2部材を備え、前記フロートセットが、分離可能に前記第1プレートの下に設置された第1フロートと、分離可能に前記第2プレートの下に設置された第2フロートと、前記第1フロート上に形成され、前記第1部材が着脱可能に嵌合される第1凹槽と、前記第2フロート上に形成され、前記第2部材が着脱可能に嵌合される第2凹槽と、前記第1フロート、前記第2フロートにそれぞれ連結された2本のロープを備え、前記ロープがそれぞれ前記第1支持シャフト、前記第2支持シャフトに取り付けられると共に、前記固定座体に固定され、前記第1フロート、前記第2フロートの上流側下縁が船形に形成されたことを特徴とする、請求項4に記載の陸上水流発電装置。
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