JP2019031944A - 排気発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、空調機器の排気を利用した、効率の良い発電装置を提供することを目的としている。【解決手段】ロータ軸７の周囲に、翼端に内向傾斜部９Ａを備える長ブレード９をロータ軸７と平行に配設し、ロータ軸７を基台２上で起倒可能に固定し、ロータ軸７を水平に傾倒した時に、ロータ８をクーリングタワー１０の排気口１０Ａの上部に位置させて、排気により回転可能とし、かつロータ軸７を直立させたときに、自然風によってロータ８が回転するようにした。【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調整機器における排気を利用した発電効率の良い発電装置に関する。

空気調整機器の排気を利用し、縦長翼ロータを使用した発電装置が特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の発明においては、図１に、排風機の排出口の上部に主軸を水平としてロータを配設した装置が、また、図２に縦主軸ロータに排風機の排気口から、ダクトをもって送風する態様の装置が記載されている。

特開２００７−１００５８３号公報

特許文献１に記載の発明においては、クーリングタワーを使用しない季節には、風車を効率良く利用することは出来ない。

本発明は、前記課題を解決するために、次のような技術的手段を講じた。

（１）ロータ軸の周囲に、翼端に内向傾斜部を備える長ブレードを、主軸と平行に配設し、ロータ軸を支柱上で起倒可能に固定し、ロータ軸を水平に傾倒した時に、ロータをクーリングタワーの排気口の上部に位置させて、排気により回転可能とし、かつロータ軸を直立させたときに、自然風によってロータが回転するようにした排気発電装置。

（２）前記ロータ軸の水平とした先端を、軸支持柱の上面の軸受で支持してなる前記（1）に記載の排気発電装置。

（３）前記ロータ軸において、軸受で支持される部位に増径環を外嵌固着し、かつ増径環の外面をベアリングで支持してなる前記（1）または（2）に記載の排気発電装置。

（４）前記ロータ軸には、複数のロータが、ロータ軸を水平とした時に、クーリングタワーの排気口の上方に位置するように配設されている前記（1）〜（3）のいずれかに記載の排気発電装置。

（５）前記ロータ軸は、基台上にヒンジを介して、起倒可能な支持枠に支持され、ロータ軸には複数のロータを配設し、支持枠を、クーリングタワー上に水平に傾倒させるようにした前記（1）〜（4）のいずれかに記載の排気発電装置。

本発明によると、次のような効果が奏せられる。

前記（1）に記載の発明においては、クーリングタワーの横に立設した支柱上において、ロータ軸を支持する上部支柱が、ヒンジを介して垂直から水平まで起倒可能に構成されている。クーリングタワーの上にロータ軸を水平とすることにより、ロータをクーリングタワーの排気口の上に配設し、排気により、効率良くロータを回転させて発電をすることが出来る。クーリングタワーを使用しないときには、ロータ軸を垂直に起立させて、自然風によりロータを回転させることが出来る。

前記（2）に記載の発明においては、ロータ軸を水平とした先端は、軸支持柱の上面の軸受で支持されるので、安定した回転をさせることが出来る。

前記（3）に記載の発明においては、ロータ軸における軸受で支持される部位に外嵌固着した増径環の外面を、ベアリングで支持してあるので、ロータ軸の径よりも大きな径のベアリングで支持することができ、ロータ軸の周面にかかる負荷は、大きなベアリングによって分散され、軽快に回転させることが出来る。

前記（4）に記載の発明においては、ロータ軸には、複数のロータが、ロータ軸を水平とした時に、クーリングタワーの排気口の上に位置するように配設されている。
複数のクーリングタワーが直列に設置されているときには、１本のロータ軸を、複数のロータで回転させることが出来るので、大なトルクにより効率良く大容量の発電をさせることが出来る。

前記（5）に記載の発明においては、ロータ軸は、基台上にヒンジを介して起倒可能な支持枠に支持されている。ロータ軸には複数のロータが配設され、支持枠をクーリングタワー上に水平に傾倒させるようにしてあるので、支持枠を水平に傾倒し、各クーリングタワー上に各ロータが対面するようにすることにより、各クーリングタワーの排気により各ロータを回転させ、ロータ軸に強力な回転トルクを得ることが出来るので、大な発電効率を得ることが出来る。
クーリングタワーを使用しない時は、支持枠を起立させることにより、自然風によってロータを回転させて、発電させることが出来る。

本発明の排気発電装置の実施例１を示す正面図である。 図１の排気発電装置の平面図である。 前記排気発電装置の軸受部分の拡大側面図である。 図３におけるIV−IV線横断平面図である。 本発明の排気発電装置の実施例２を示す正面図である。 図５の排気発電装置の平面図である。 本発明の排気発電装置の実施例３を示す正面図である。 図７の排気発電装置の平面図である。

本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１に示すように、本発明の排気発電装置１では、クーリングタワー１０の横に立設した基台２の上に、上部支柱３がヒンジ４を介して起倒可能に装着されている。

基台２の形は、例えば縦向きの円筒体で、上端に外向フランジ２Ａが形成されている。外向フランジ２Ａには、複数のボルト孔２Ｂが設けられており、上部支柱３を直立させた時に、後記するようにボルトにより固定される。

基台２の内部には、上下方向を向く流体圧シリンダ１５が配設され、それより上方へ突出する摺動杆１５Ａの先端は、上部支柱３の基端面に連結されており、摺動杆１５Ａがシリンダ１５内に引込まれると、上部支柱３はヒンジ４を中心に回動して、ロータ軸７は垂直となる。なお流体圧シリンダ１５の配設位置、本数及び作動用の流体は、上部支柱３の大きさや形状に応じて適宜選択される。

上部支柱３の、大径の基部３Ａ内には発電機５が固定され、かつ小径部３Ｂの内部には、軸受６を介してロータ軸７が支持されており、ロータ軸７の基端部は、発電機５に連結されている。ロータ８が回転すると、その回転力は、ロータ軸７を介して発電機５に伝えられるようになっている。

上部支柱３の基部３Ａの外面には、基台２のフランジ２Ａと対応する外向フランジ３Ｃが形成されている。外向フランジ３Ｃには、図示しないボルト孔が設けられている。上部支柱３を直立させると、外向フランジ３Ｃ、２Ａ同士が重なり、ボルト孔２Ｂに図示しないボルトを嵌挿して、上下の外向フランジ３Ｃ、２Ａをボルトで締結させることによって、上部支柱３を基台２に堅固に固定することが出来る。

ロータ軸７には、ロータ８が固定されている。すなわち、支持腕８Ａを介して横長の複数の揚力型の長ブレード９が平行に固定されている。
例えばクーリングタワー１０の直径が２ｍなら、揚力型の長ブレード９の長さを２ｍ、弦長５０ｃｍ前後とし、長ブレード９の回転直径を２ｍ前後とする。

長ブレード９の両端には、内向傾斜部９Ａが形成されている。長ブレード９の内面に当って、側方向に逸流する気流は、内向傾斜部９Ａに当り、後縁方向へ移動して、ロータ８の回転効率を高める。

この揚力型の長ブレード９が、クーリングタワー１０の上方において、適度の間隔を開けて水平になるように、ロータ軸７の先端部を、軸支持柱１１の上端に、軸受１２を介して固定してある。
軸受１２は、図３、図４に示すように、環状支持部１２Ａの下部にフランジ１２Ｂを突設してあり、フランジ１２Ｂを、ネジ１２Ｃをもって軸支持柱１１の上に固定してある。

環状支持部１２Ａの受孔１２Ｄには、ベアリング１３が嵌着されている。ベアリング１３の内孔１３Ａの直径は、ロータ軸７の直径よりも大径としてあり、内孔１３Ａの内側に当接するロータ軸７の外周には、ロータ軸７の直径を大きくするための増径環１４が固定されている。

この増径環１４により、大径のベアリング１３を使用することができ、ロータ軸７の周面にかかる負荷を、大径のベアリング１３に分散させることが出来る。この増径環１４と大径のベアリング１３は、上部支柱３における軸受６にも使用される。

クーリングタワー１０を稼働させると、排気口１０Ａから、例えば風速５ｍ／ｓ〜８ｍ／ｓの気流が排出される。
従って、図１に示すようにロータ軸７を水平としておくと、排気口１０Ａから排出される高速の排気流によってロータ８は高速回転し、上部支柱３における発電機５により発電された電気は、基台２内に設けた蓄電池１６に蓄電される。

図５は、本発明の排気発電装置の実施例２を示す正面図、図６は、その平面図である。前列と同じ部材には、同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例２は、ロータ軸７にロータ８を複数（図では３基）直列に配設したものである。ロータ８の数は、地上に配設されているクーリングタワー１０と対応させてある。

図７は、本発明の排気発電装置の実施例３を示す正面図、図８は同じく平面図である。前例と同じ部材には、同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例３は、ロータ軸７を支持枠１７で支持するものである。基台２は、図７及び図８に示すように、平面視及び正面視で４角形に組まれている。

図７に示すように、ロータ軸７を、水平の４本の枠桁１７Ａ、１７Ａと、両端部の４角形の枠桟１７Ｂとを組合わせた支持枠１７に支持されている。枠桟１７Ｂの中央部分に固定された軸受１７Ｃによって、ロータ軸７の先端が支持されている。

支持枠１７の先端部は、枠支持柱１１により着脱可能に固定されている。この軸受１７Ｃに、前記増径環１４を利用することがある。支持枠１７の基端面に発電機５が固定され、これにロータ軸７が連結されている。

ロータ軸７には、クーリングタワー１０の設置数に合わせて、６基のロータ８が配設されている。図８に示すように、支持枠１７の中間に中桟１７Ｄが固定され、それに固定されている図示しない軸受によって、ロータ軸７の中間が支持されている。

基台２の上縁と支持枠１７の基部はヒンジ４で固定されており、支持枠１７を基台２上に直立させて、固定部２Ｃ上に重なる固定部１７Ｆを任意のボルトにより固定する。
これにより、垂直となったロータ軸７における長ブレード９も垂直となり、ロータ８は縦軸風車として自然風によって回転される。

また基台２と支持枠１７の間に、流体圧シリンダ１５が配設されている。その摺動杆１５Ａの先端は、支持枠１７に連結されており、摺動杆１５Ａを伸長させると、支持枠１７を基台２の上面に垂直に起立させることができる。

クーリングタワー１０を使用しない期間には、支持枠１７を上向動させて、ロータ軸７を垂直とすると、各ロータ８における長ブレード９も垂直となって、自然風を受けて回転し、発電させる。

図７に示すように、1本のロータ軸７に６基のロータ８が配設されているので、回転トルクは大となり、大容量の発電をさせることが可能である。
特に、クーリングタワー１０の排気量は一定であり、かつ継続的であるので、自然風よりも効率の良い発電効果が得られる。また排気は放出されると消えてしまうものであるから、無駄となる資源の有効利用となる。

なお、クーリングタワー１０の数が、例えば６基など長く直列に配設され、その上に長いロータ軸７を配設して、直立させることは、その傾倒装置が大がかりとなるので、そのような場合には、例えば基台２をクーリングタワーの両側に配して、両側から短尺のロータ軸７を、対向状に起倒させるようにすることが出来る。

クーリングタワーからの排気を、発電装置用として有効に利用することが出来る。

１．排気発電装置
２．基台
２Ａ．外向フランジ
２Ｂ．ボルト孔
２Ｃ 固定部
３．上部支柱
３Ａ．基部
３Ｂ．小径部
３Ｃ．外向フランジ
４．ヒンジ
５．発電機
６．軸受
７．ロータ軸
８．ロータ
８Ａ．支持腕
９．揚力型長ブレード
９Ａ．内向傾斜部
１０．クーリングタワー
１０Ａ．排気口
１１．枠支持柱
１２．軸受
１２Ａ．環状支持部
１２Ｂ．フランジ
１２Ｃ．ネジ
１２Ｄ．受孔
１３．ベアリング
１３Ａ．内孔
１４．増径環
１５．流体圧シリンダ
１５Ａ．摺動杆
１６．蓄電池
１７．支持枠
１７Ａ．枠桁
１７Ｂ．枠桟
１７Ｃ．軸受
１７Ｄ．中桟
１７Ｅ．軸受
１７Ｆ．固定部

Claims (5)

1. ロータ軸の周囲に、翼端に内向傾斜部を備える長ブレードをロータ軸と平行に配設し、基台上で起倒可能に配設したロータ軸を水平に傾倒し、ロータをクーリングタワーの排気口の上部に位置させたとき、排気により回転可能とし、かつロータ軸を直立させたときに、自然風によりロータが回転するようにしたことを特徴とする排気発電装置。
2. 前記ロータ軸の水平とした先端を、軸支持柱の上面の軸受で支持してなることを特徴とする請求項１に記載の排気発電装置。
3. 前記ロータ軸において、軸受で支持される部位に増径環を外嵌固着し、かつ増径環の外面をベアリングで支持してなることを特徴とする請求項１または２に記載の排気発電装置。
4. 前記ロータ軸には、複数のロータが、ロータ軸を水平とした時に、クーリングタワーの排気口の上方に位置するように配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の排気発電装置。
5. 前記ロータ軸は、基台上にヒンジを介して起倒可能な支持枠に支持され、ロータ軸には複数のロータを配設し、支持枠を、クーリングタワー上に水平に傾倒させるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の排気発電装置。
   

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