JP2020016228A

JP2020016228A - 流体駆動装置、及び発電装置

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Publication number: JP2020016228A
Application number: JP2018205474A
Authority: JP
Inventors: 憲郎東福; Norio Tofuku
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Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-01-30
Also published as: WO2020013073A1

Abstract

【課題】本発明を適用した流体駆動装置、及び発電装置は、水力等の自然エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換して発電効率を高めることを目的とする。【解決手段】発電装置１ａは、本体部３１、及びカバー部３２から構成される流体駆動装置３と、この流体駆動装置３にシャフト部３１５を介して接続された発電機２から主に構成されている。本体部３１は、第１の回転体３１１、第２の回転体３１２、及びベルト体３１３から構成されている。ベルト体３１３には、流体圧を受ける受圧部３１４ｂを含む抵抗部材３１４がコイルバネ３１４ｃを介して起伏自在に取り付けられている。ベルト体３１３の回転に伴い、第１の回転体３１１、又は第２の回転体３１２に接続された発電機が駆動され、発電を開始する。このとき、カバー部３２により、作動流体中に存在するゴミ等が本体部３１内に付着することを防止し、発電効率を高めることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、流体駆動装置、及び発電装置に関する。詳しくは、水力等の自然エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換して発電効率を高めることができる流体駆動装置、及び発電装置に係るものである。

近年、化石燃料の枯渇に加えて地球温暖化等の地球環境問題が深刻化していることから、自然エネルギーを利用した発電装置、及び発電方法が注目されている。特に、ＣＯ_２の排出権問題やＲＰＳ（ＲｅｎｅｗａｂｌｅＰｏｒｔｆｏｌｉｏＳｔａｎｄａｒｄ）制度の導入により、今後さらにその重要性が増すことが予想される。

例えば、自然エネルギー源である太陽光を利用する太陽光発電装置は、その設置が容易であるとともに発電コストも比較的安いことから、住宅や農業ハウスの屋根発電からメガソーラー発電所のような大規模設備までその普及が急速に進んでいる。

また、従来の固定式の太陽光発電装置に加えて、設置工事等が不要であり、運搬や設置場所の変更を容易に行える携帯型の太陽光発電装置も注目されている。例えば特許文献１には、電源のない野外等の任意の場所に設置して利用することができる携帯型の太陽光発電装置が開示されている。

具体的には、電気的に接続した多数のシート状、又はフィルム上の太陽光発電シートを収納ケース内に引き伸ばし自在に収納した状態で持ち運び可能とし、使用者は任意の場所にて収納ケースから太陽光発電シートを引き出すことで、電源のない野外においても太陽光を効率的に利用して発電することで電気機器を利用することが可能となっている。

また、風力や水力といった流体を作業体として駆動装置を駆動させることで発電機を発電させる流体駆動装置も数多く提案されている。例えば特許文献２には、河川や農業用水路等の水路に設置して、自然エネルギー源としての水を利用する水力発電装置が開示されている。

具体的には、対向配置された２枚の円盤部と、円盤部の中心軸部から放射状に等間隔で取り付けられたパドル部からなる本体部を備え、水中のパドル部が水流圧を受けることにより、パドル部が接続される水軸が得られる回転力を利用して発電装置を駆動する構成となっている。

特開２００６−８６２０３号公報特開２０１２−９２７５０号公報

しかしながら、前記した特許文献１に開示の太陽光発電装置においては、発電量が天候や日射量に左右されてしまい、特に晴れた日の昼間の日射量が比較的大きな時間帯でしか安定的な発電ができないという課題がある。

一方、前記した特許文献２に開示の水力発電装置が設置される河川や農業用水路等では、季節ごとに所定の流量が維持されるように水量調整がされるため、継続的に一定の流量を確保することが可能である。そのため、太陽光発電装置のように日射量等の外部要因により発電量が不安定となることがなく、一年を通して安定的な発電が可能である。

しかしながら、特許文献２に開示の水力発電装置は、その直径が最大で約１．４ｍ程度と大型であり、例えば水深の浅い河川や、流速の遅い河川に設置した場合に、パドル部が水車を回転させるだけの十分な水圧を受けることができず、目論見通りの発電量が得られないことが懸念される。

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、水力等の自然エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換して発電効率を高めることができる流体駆動装置、及び発電装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の流体駆動装置は、水平軸線に対して略平行な第１の回転軸を軸心部に含む第１の回転体、前記第１の回転軸と略平行な回転軸である第２の回転軸を軸心部に含み前記第１の回転体と所定の間隔で離間して設置される第２の回転体、前記第１の回転体から前記第２の回転体に向かう往路側から前記第２の回転体から前記第１の回転体に向かう復路側に向けて周回可能なように前記第１の回転体と前記第２の回転体に架設された無端状のベルト体、作動流体の流体圧を受圧する受圧面を含み前記ベルト体の回転方向に沿って所定の間隔で設けられた抵抗部材、を有する本体部と、前記ベルト体の往路側に位置する前記抵抗部材が露出可能な開口部が形成され、前記本体部の一部を被覆する断面略Ｕ字状のカバー部とを備える。

ここで、流体駆動装置の本体部が、水平軸線に対して略平行な第１の回転軸を軸心部に含む第１の回転体を有することにより、後述するベルト体の回転運動に伴って、第１の回転体を回転させることができる。

また本体部が、第１の回転軸と略平行な回転軸である第２の回転軸を軸心部に含み第１の回転体と所定の間隔で離間して設置される第２の回転体を有することにより、ベルト体の回転運動に伴って回転する第１の回転体に従動するように、第２の回転体を回転させることができる。

また本体部が、第１の回転体から第２の回転体に向かう往路側から第２の回転体から第１の回転体に向かう復路側に向けて周回可能なように第１の回転体と第２の回転体に架設された無端状のベルト体を有することにより、ベルト体からの駆動力を、第１の回転体、及び第２の回転体に伝達することができる。

また本体部が、作動流体の流体圧を受圧する受圧面を含みベルト体の回転方向に沿って所定の間隔で設けられた抵抗部材を有することにより、作動流体からの作動圧を抵抗部材の受圧面で効率的に受圧させることができる。このとき、ベルト体を作動流体の流れ方向に沿って駆動させることができるため、前記した通り、作動流体の上流側に位置する第１の回転体から駆動を開始し、それに伴い作動流体の下流側に位置する第２の回転体が従動回転する。これにより、例えば第１の回転体の第１の回転軸、又は第２の回転体の第２の回転軸の何れか一方に発電機を接続することにより、第１の回転体の回転力、又は第２の回転体の回転力を発電機に伝達することで、発電機を効率的に発電させることができる。

また流体駆動装置が、ベルト体の往路側に位置する抵抗部材が露出可能な開口部が形成され、本体部の一部を被覆する断面略Ｕ字状のカバー部を備える場合には、本体部の大半の範囲がカバー部により被覆されるため、流体駆動装置を作動流体中に設置した場合でも、作動流体中に浮遊するゴミ等の異物から本体部を保護することができる。また、ベルト体の往路側に位置する抵抗部材にのみ作動流体が作用するため、ベルト体を効率的に回転させることができる。

また、抵抗部材は、常態において起立位置となるように付勢されるバネ部材を含む基端軸を介してベルト体に設置されている場合には、作動流体中に設置された抵抗部材は常態においてベルト体に対して起立位置となるため、作動流体の流体圧を十分に受けることができ、ベルト体を効率的に回転させることができる。

また、抵抗部材は、ベルト体に対して略垂直な起立位置と略平行な倒伏位置のそれぞれに起伏可能であることにより、例えば、作動流体の流れ方向と一致するベルト体の往路側においては起立位置とすることで、作動流体による流体圧を受圧面で十分に受圧できる。一方で、作動流体の流れ方向とは逆向きであるベルト体の復路側においては倒伏位置とすることで、ベルト体の回転を妨げる方向の作動流体の流体圧を受圧しないようにすることができる。これにより、作動流体の流れ方向に沿ってベルト体を効率的に回転させることができる。

また、抵抗部材は、ベルト体の復路側に位置する抵抗部材の先端が、カバー部の底面と接触しながら第２の回転体の方向に向けて倒伏する場合には、ベルト体の復路側に位置する抵抗部材を起立位置から倒伏位置とすることができるため、作動流体による回転抵抗を弱め、ベルト体を効率的に回転させることができる。

また、第１の回転軸と第２の回転軸を結ぶ仮想直線は水平軸線に対して鉛直上方に向けて所定の角度を有する場合には、流体の流れ方向に対してベルト体の往路側に位置する抵抗部材が一定の迎角を有し、抵抗部材に作用する流体圧を大きくすることができるため、ベルト体を効率的に回転させることができる。

また、カバー部は船型に形成されている場合には、カバー部に作用する作動流体による抵抗力を弱め、作動流体によるカバー部の破損等を防止することができる。

また、第１の回転軸、及び第２の回転軸にはカバー部の側面を貫通するシャフト部を有し、シャフト部の両端には鉛直下方に延出する支柱を含む基台を有する場合には、本体部とカバー部が一体化されるとともに、基台部により流体駆動装置を安定した状態で設置面に設置することができる。

また、ベルト体の往路側は、復路側に対して鉛直上方に位置し、カバー部は、鉛直上方に向けて開口部が形成されている場合には、例えば流体駆動装置を水位の低い水路等に設置する場合においても、カバー部の一部、又は全体を設置面に埋設することで、往路側に位置する抵抗部材を浸水させることができる。従って、往路側に位置する抵抗部材が作動流体の流体圧を受圧することで流体駆動装置を駆動することができる。

また、ベルト体の往路側は、復路側に対して鉛直下方に位置し、カバー部は、鉛直下方に向けて開口部が形成されている場合には、抵抗部材が鉛直下方に向けて外部に露出するため、例えば水位の低い水路等であっても抵抗部材を容易に浸水させることができる。従って、往路側に位置する抵抗部材が作動流体の流体圧を受圧することで流体駆動装置を駆動することができる。

前記の目的を達成するために、本発明の発電装置は、水平軸線に対して略平行な第１の回転軸を軸心部に含む第１の回転体、前記第１の回転軸と略平行な回転軸である第２の回転軸を軸心部に含み前記第１の回転体と所定の間隔で離間して設置される第２の回転体、前記第１の回転体から前記第２の回転体に向かう往路側から前記第２の回転体から前記第１の回転体に向かう復路側に向けて周回可能なように前記第１の回転体と前記第２の回転体に架設された無端状のベルト体、該ベルト体の回転方向に沿って所定の間隔で設けられるとともに作動流体の流体圧を受ける略板状体からなる抵抗部材、を有する本体部と、前記第１の回転軸、前記第２の回転軸の何れか一方にシャフト部を介して接続された発電機と、前記ベルト体の往路側に位置する前記抵抗部材が露出可能な開口部が形成され、前記本体部の一部を収納可能な断面略Ｕ字状のカバー部とを備える。

また本体部が、第１の回転体から第２の回転体に向かう往路側から第２の回転体から第１の回転体に向かう復路側に向けて周回可能なように第１の回転体と第２の回転体に架設された無端状のベルト体を有することにより、第１の回転体の駆動力を、ベルト体を介して第２の回転体に伝達することができる。そのため、第１の回転体の駆動にともない、第２の回転体を従動させることができる。

また本体部が、ベルト体の回転方向に沿って所定の間隔で設けられるとともに作動流体の流体圧を受ける略板状体からなる抵抗部材を有することにより、作動流体からの作動圧を効率的に受圧させることができる。このとき、ベルト体を作動流体の流れ方向に沿って駆動させることができるため、前記した通り、作動流体の上流側に位置する第１の回転体から駆動を開始し、それに伴い作動流体の下流側に位置する第２の回転体が従動される。これにより、例えば第１の回転体の第１の回転軸、又は第２の回転体の第２の回転軸の何れか一方に発電機を接続することにより、効率的に発電させることができる。

また、第１の回転軸、第２の回転軸の何れか一方にシャフト部を介して接続された発電機を備えることにより、流体圧により回転した第１の回転体、又は第２の回転体の回転力を、シャフト部を介して発電機に伝達することができる。

また流体駆動装置が、ベルト体の往路側に位置する抵抗部材が露出可能な開口部が形成され、本体部の一部を収納可能なカバー部を備える場合には、本体部の大半の範囲がカバー部により被覆されるため、流体駆動装置が作動流体中に設置された際に、作動流体中に浮遊するゴミ等の異物から本体部を保護することができる。また、ベルト体の往路側に位置する抵抗部材にのみ作動流体が受圧されるため、作動流体によるベルト体を効率的に回転させることができる。

また、第２の回転体よりも径の小さい第１の回転体にシャフト部を介して発電機が接続されている場合には、発電機が接続された第１の回転体を第２の回転体よりも相対的に高速で回転させることができるため、効率的に発電が可能となる。

また、第１の回転体よりも径の小さい第２の回転体にシャフト部を介して発電機が接続されている場合には、発電機が接続された第２の回転体を第１の回転体よりも相対的に高速で回転させることができるため、効率的に発電が可能となる。

本発明に係る流体駆動装置、及び発電装置は、水力等の自然エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換して発電効率を高めることができる。

本発明の第１の実施形態に係る発電装置の斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る発電装置において、本体部とカバー部の取付状態を示す側面断面図である。本発明の第１の実施形態に係る発電装置において、（ａ）は本体部の正面図、（ｂ）は抵抗部材の要部拡大図である。本発明の第１の実施形態に係る抵抗部材の変形例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る発電装置において、本体部とカバー部の他の取付状態を示す側面断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発電装置の正面図である。本発明の実施形態に係る第３の実施形態に係る発電装置において、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。本発明の第４の実施形態に係る発電装置の正面図である。本発明の第５の実施形態に係る発電装置の正面図である。

以下、流体駆動装置、及び発電装置に関する本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。なお、各図においては、説明の便宜上、発電装置を設置した状態において、発電装置の底面から上方に向かう方向を上方向、上方向の反対方向を下方向、上方向、及び下方向により表される軸方向を鉛直方向、鉛直方向と略垂直に交わる方向を水平方向とそれぞれ定義する。

［第１の実施形態］
まず、本発明を適用した第１の実施形態に係る発電装置１ａの全体構成について、図１乃至図３を用いて説明する。発電装置１ａは、主に河川や水路等の水中Ｈに設置し、水圧から得たエネルギーを駆動力に変換して発電機２を作動させて発電するものであり、主に流体駆動装置３と、この流体駆動装置３にシャフト部３１５を介して接続された発電機２、発電機２の出力を図示しない蓄電装置等に出力する出力軸５からから構成されている。なお、各図中の矢印Ｆは水の流れ方向を示す。

ここで、必ずしも、発電装置１ａは作動流体として水を利用した水力発電機である必要はない。例えば大気中に設置し、風圧から得たエネルギーを駆動力に変換して発電機２を作動させる風力発電機として使用することも可能である。なお、以後の本発明の実施形態においては、説明の便宜上、水流を利用した水力発電機に係るものについて説明する。

流体駆動装置３は水圧から得たエネルギーを駆動力に変換して発電機２に伝える本体部３１と、本体部３１の一部を被覆するカバー部３２から構成されている。

本体部３１は、第１の回転体３１１、第２の回転体３１２、第１の回転体３１１と第２の回転体３１２に架設される無端状のベルト体３１３、及びベルト体３１３の外周面に所定の間隔で設置された抵抗部材３１４から構成されている。

略同一の大きさである第１の回転体３１１と第２の回転体３１２は、発電装置１ａを水底である設置面Ｇに設置した状態において、その回転軸が設置面Ｇに対して略平行で、かつ第１の回転体３１１の回転軸と第２の回転体３１２の回転軸が略平行となるように所定の間隔だけ離間して配置されている。

ここで、必ずしも、回転体として第１の回転体３１１、及び第２の回転体３１２からのみ構成されている必要はない。例えば、使用するベルト体３１３の長さに応じて第１の回転体３１１と第２の回転体３１２の間に図示しない第３の回転体、或いはそれ以上の回転体を複数設置してもよい。

また、必ずしも、第１の回転体３１１と第２の回転体３１２は略同一の大きさである必要はない。例えば、第１の回転体３１１を第２の回転体３１２に対して小径としたり、第２の回転体３１２を第１の回転体３１１に対して小径とするように、第１の回転体３１１と第２の回転体３１２を異なる大きさに設定することもできる。即ち、第１の回転体３１１と第２の回転体３１２の一方を小径とすることで、小径とした回転体の回転数を相対的に高めることができる。従って、小径とした回転体にシャフト部３１５を介して発電機２を接続することで、より効率的に発電機２を駆動させることができる。

ベルト体３１３は無端状で多層構造のゴム部材から構成され、第１の回転体３１１と第２の回転体３１２の間に架け渡され、図３（ａ）において紙面に向かって反時計回り、即ち第１の回転体３１１から第２の回転体３１２に向かう往路側Ａ、第２の回転体３１２から第１の回転体３１１に向かう復路側Ｂに向けて周回可能なように回転力を伝達する。なお、ベルト体３１３の内周面と第１の回転体３１１、及び第２の回転体３１２の外周面には凹凸部が形成され、噛合い可能なように構成されていてもよい。

ここで、必ずしも、第１の回転体３１１、第２の回転体３１２の外周面に形成された凹凸部と、ベルト体の内周面に形成された凹凸部とが噛合うように構成されている必要はなく、噛合い面のない第１の回転体３１１、第２の回転体３１２、及びベルト体３１３を使用してもよい。但し、第１の回転体３１１、第２の回転体３１２、及びベルト体３１３が凹凸部からなる噛合い面を構成することにより、第１の回転体３１１と第２の回転体３１２に対するベルト体３１３の滑りを無くし、ベルト体３１３の回転力を第１の回転体３１１と第２の回転体３１２に対して損失なく伝達することができるため、発電機２の発電効率を高めることができる。

また、必ずしも、ベルト体３１３は多層構造のゴム部材から構成されている必要はない。例えば、その他の合成樹脂材や金属製のチェーンベルトから構成されていてもよい。

抵抗部材３１４は、略板状体であって、ベルト体３１３の外周面上にベルト体３１３の円周方向に沿って所定の間隔ごと複数設けられている。抵抗部材３１４は、図３（ｂ）に示すように、ベルト体３１３の外周に直接取り付けられた基部３１４ａと、基端がコイルバネ３１４ｃを介して基部３１４ａに取り付けられた受圧部３１４ｂから構成されている。

コイルバネ３１４ｃは、一端が受圧部３１４ｂに、他端が基部３１４ａに係止され、受圧部３１４ｂと基部３１４ａのそれぞれに付勢力が付与されている。これにより、通常状態において受圧部３１４ｂはベルト体３１３に対して鉛直方向に立設する起立位置となるとともに、外力が加えられることにより起立位置からベルト体３１３に対して略平行位置である倒伏位置に可動自在となるように構成されている。

ここで、必ずしも、抵抗部材３１４は板状体から構成されている必要はない。例えば、図４に示すように抵抗部材３１４として、水流に向かって開口部３１４ｄが形成されたメッシュ状の袋体３１４ｅからなり、ベルト体３１３の往路側Ａに位置する状態において、水圧を受けた際に起立位置に跳ね上がり、ベルト体３１３の復路側Ｂに位置する際には、水圧により倒伏位置となるように構成されていてもよい。

また、必ずしも、受圧部３１４ｂはコイルバネ３１４ｃにより基部３１４ａに対して起立位置となる方向に付勢されている必要はなく、設置する水中の状況に応じて適宜変更することができる。例えば、水流の流れが速く、水圧が比較的大きな水中Ｈに設置する場合には、受圧部３１４ｂはコイルバネ３１４ｃにより倒伏位置となる方向に付勢されており、抵抗部材３１４がベルト体３１３の往路側Ａに位置する状態において、水圧を受けることにより起立位置となるように構成されていてもよい。

カバー部３２は、先端部分が傾斜した略船型であるとともに、上面側に開口部３２１が形成され、下面側に底部３２２を有する断面略Ｕ字状であって、少なくともベルト体３１３の往路側Ａに位置する抵抗部材３１４が、カバー部３２の外部に露出するように本体部３１の一部を被覆するものとなっている。

これにより、ベルト体３１３の往路側Ａに位置する抵抗部材３１４は、ベルト体３１３の回転方向の水圧を受けてベルト体３１３を円滑に回転させることができる。一方、復路側Ｂに位置する抵抗部材３１４は、水圧を直接的に受圧することがないため、ベルト体３１３の回転が妨げられず、ベルト体３１３の回転効率、及び発電機２の発電効率を高めることができる。

さらに、水の流れにより運ばれるゴミ等の異物が第１の回転体３１１や第２の回転体３１２に付着したり、或いは絡まったりすることを防止し、第１の回転体３１１、及び第２の回転体３１２の回転効率を高めることができる。

ここで、必ずしも、カバー部３２は略船型である必要はない。例えば、半楕円形状、流線形状等、どのような形状であってもよい。但し、発明者が検討した結果、カバー部３２の形状として略船型とすることにより、カバー部３２に作用する抵抗力を弱め、水流によるカバー部３２の破損等を防止することができた。

また、必ずしも、カバー部３２は断面略Ｕ字状である必要はない。例えば水流を直接受ける本体部３１の前面側のみを被覆するような構成、或いは本体部３１の前後面のみを被覆するような形状であってもよい。

カバー部３２の底部３２２とベルト体３１３の復路側Ｂは略近接する位置関係となっている。即ち、図３に示すように、ベルト体３１３が周回し、往路側Ａに位置する抵抗部材３１４が復路側Ｂに移動すると、ベルト体３１３に対して起立位置である抵抗部材３１４は、その先端部がカバー部３２の底部３２２と接触しながら、コイルバネ３１４ｃにより倒伏位置に折り畳まれるように構成されている。なお、理解しやすいため、図３中においてカバー部３２の図示は省略している。

ここで、必ずしも、抵抗部材３１４はベルト体３１３の復路側Ｂにおいてカバー部３２の底部３２２と接触して倒伏位置となるように構成されている必要はない。例えば、ベルト体３１３の復路側Ｂに位置するカバー部３２の底部３２２と、起立位置にある抵抗部材３１４の先端が十分な間隔が形成されており、ベルト体３１３の復路側Ｂに位置する抵抗部材３１４が起立位置を維持するように構成されていてもよい。このような場合もで、ベルト体３１３の復路側Ｂに位置する抵抗部材３１４は、カバー部３２により水圧が直接作用しないため、ベルト体３１３の回転が妨げられることもない。

カバー部３２の側面には、第１の回転体３１１、及び第２の回転体３１２の回転軸に略対応する位置に小径の孔部（符号を付さない）が形成されている。この孔部には、第１の回転体３１１、及び第２の回転体３１２のそれぞれの回転軸に貫通されたシャフト部３１５が挿通され、シャフト部３１５の先端には鉛直方向に延在する支柱４１を含む基台４を有している。シャフト部３１５と支柱４１はボルト、ナット等の公知の固定手段により固定されており、これにより本体部３１とカバー部３２は一体化されている。

ここで、必ずしも、支柱４１を含む基台４を有している必要はない。但し、基台４を有することにより、発電装置１ａを水中Ｈに設置する際に、設置面Ｇに対して安定的に設置することができるとともに、基台４の一部を設置面Ｇに埋設することで、比較的水位の浅い水中Ｈにも設置が可能となる。

また、必ずしも、第１の回転体３１１、及び第２の回転体３１２の回転軸から突出するシャフト部３１５が、カバー部３２に形成された孔部に挿通されて本体部３１とカバー部３２が一体化される必要はない。例えば、図５に示すように、第１の回転体３１１、及び第２の回転体３１２の回転軸から突出する短尺のシャフト部３１５に支柱４２が接続され、カバー部３２の底部３２２にボルト、ナット等の公知の固定手段により取り付けられるように構成してもよい。

なお、図５に示すような形態の場合、支柱４１をカバー部３２の底部３２２に一体化させて取り付けるように構成してもよい。

発電機２は、第１の回転体３１１、又は第２の回転体３１２から突出するシャフト部３１５に接続されている。このように構成することで、第１の回転体３１１、又は第２の回転体３１２と一体に回転するシャフト部３１５の回転力が発電機２に伝達され、発電機２による発電が開始されるようになっている。

次に、本発明の実施形態に係る発電装置１ａの作動について説明する。

水路や川等の水中Ｈに設置された発電装置１ａは、先ず、ベルト体３１３に対して起立位置にあり、カバー部３２から露出しているベルト体３１３の往路側Ａに位置する抵抗部材３１４の受圧部３１４ｂにおいて水流による水圧を受ける。

抵抗部材３１４の受圧部３１４ｂが水圧を受けることにより、ベルト体３１３が回転を開始し、それに伴い、第１の回転体３１１が回転し始める。

次に、ベルト体３１３による回転力が第１の回転体３１１から第２の回転体３１２に伝達され、第１の回転体３１１の駆動に従動するように第２の回転体３１２が回転する。

ベルト体３１３の回転に伴い、ベルト体３１３の外周に設置された抵抗部材３１４がベルト体３１３の往路側Ａから復路側Ｂへと順次移動していく。このとき、前述した通り、ベルト体３１３の復路側Ｂに移動した抵抗部材３１４は、抵抗部材３１４の先端がカバー部３２の底部３２２と接触しながら起立位置から第２の回転体３１２側へと倒伏する。

ベルト体３１３の回転数が上がるにつれて、第１の回転体３１１、及び第２の回転体３１２の回転数も徐々に上昇する。その際、例えば発電機２が第１の回転体３１１に接続されたシャフト部３１５に接続されている場合には、第１の回転体３１１の回転軸に接続されたシャフト部３１５の回転力が発電機２に伝達され、発電機２による発電が行われる。

［第２の実施形態］
次に本発明の第２の実施形態に係る発電装置１ｂについて、図６に基づいて説明する。なお、第１の実施形態と重複する部分については同一符号を付すとともに、重複する説明については省略する。

図６に示すように、第２の実施形態に係る発電装置１ｂは、発電装置１ｂが水中Ｈから水面Ｌの上方に向かって所定の傾斜角（例えば略４５度）を有するように設置面Ｇに設置されている。具体的には、第１の回転体３１１を支持するアンカー支柱４１よりも、第２の回転体３１２を支持するアンカー支柱４１が相対的に長く、第１の回転体３１１が水中Ｈに、第２の回転体３１２が水面Ｌの上方にそれぞれ位置するように設置面Ｇに設置されている。

このとき、発電装置１ｂは水流に対して略４５度の角度で傾斜して設置され、ベルト体３１３は、往路側Ａにおいて水中Ｈから水面Ｌに向かう方向、復路側Ｂにおいて水面Ｌの上方から水中Ｈに向かう方向に周回する。

また、カバー部３２は、復路側Ｂの全体と、水面Ｌよりも上方であって水中Ｈから露出する往路側Ａの一部の範囲を被覆するように構成されている。

このように構成することで、ベルト体３１３の往路側Ａの位置において起立位置にある抵抗部材３１４は、水流に対して一定の迎角を有することになる。従って、受圧部３１４ｂで水圧を受圧した抵抗部材３１４には、ベルト体３１３の周回方向への力が作用することになり、ベルト体３１３をより効率的に回転させることができる。

このときカバー部３２は、ベルト体３１３の往路側Ａの一部を被覆するように構成されているため、水面Ｌから出た抵抗部材３１４はカバー部３２と接触することで倒伏位置となり、ベルト体３１３の周回に際しての抵抗を低減することが可能となっている。

ここで、必ずしも、カバー部３２はベルト体３１３の往路側Ａの一部を被覆するように構成されている必要はない。復路側Ｂのみを被覆するように構成されていてもよい。但し、抵抗部材３１４に作用する抵抗を低減して、ベルト体３１３を効率的に回転させるという観点では、カバー部３２はベルト体３１３の往路側Ａの一部を被覆するように構成されていることが好ましい。

［第３の実施形態］
次に第３の実施形態に係る発電装置１ｃについて、図７に基づいて説明する。なお、第１の実施形態と重複する部分については同一符号を付すとともに、重複する説明については省略する。

図７に示すように、第３の実施形態に係る発電装置１ｃは、カバー部３２の上面に形成された開口部３２１の周囲（側面の上縁）に、水流を整流する整流板６が設けられている。整流板６は水流の上流側に向けて開口するように構成されているため、水流を抵抗部材３１４に向かうように整流させることができる。従って、より多くの水流を抵抗部材３１４の受圧部３１４ｂに指向させることができるため、抵抗部材３１４の受圧部３１４ｂでより多くの水圧を受けることができ、ベルト体３１３を効率的に回転させることが可能となっている。

ここで、必ずしも、整流板６はカバー部３２の上面に形成された開口部３２１の周囲に取り付ける必要はない。例えば、カバー部３２の先端側に取り付けるように構成してもよい。

［第４の実施形態］
次に第４の実施形態に係る発電装置１ｄについて、図８に基づいて説明する。なお、第１の実施形態と重複する部分については同一符号を付すとともに、重複する説明については省略する。

第４の実施形態に係る発電装置１ｄは、第１の実施形態に係る発電装置１ａに対してベルト体３１３の往路側Ａ、復路側Ｂの位置が上下反転し、カバー部３２の開口部３２１が鉛直下方に向けて開口するように形成されている点で異なる。即ち、第４の実施形態に係る発電装置１ｄのベルト体３１３は、図８の紙面に向かって時計回りの方向に回転するため、ベルト体３１３の往路側Ａは復路側Ｂに対して鉛直下方側に位置する。そして、カバー部３２は、ベルト体３１３の復路側Ｂに位置する抵抗部材３１４を覆うように、鉛直下方に向けて開口部３２１が形成されるように構成されている。

第４の実施形態に係る発電装置１ｄによれば、ベルト体３１３が回転駆動するためには、少なくともベルト体３１３の往路側Ａに位置する抵抗部材３１４が水中Ｈに浸水すればよいため、例えば水位の低い水路等への設置も容易に行うことが可能となる。

また、水面よりも外部に露出する復路側Ｂに位置する抵抗部材３１４はカバー部３２で被覆されるため、水の流れにより運ばれるゴミ等の異物が第１の回転体３１１や第２の回転体３１２に付着したり、絡まったりすることを防止し、第１の回転体３１１、及び第２の回転体３１２の回転効率を高めることができる。

［第５の実施形態］
次に第５の実施形態に係る発電装置１ｅについて、図９に基づいて説明する。なお、第１の実施形態と重複する部分については同一符号を付すとともに、重複する説明については省略する。

第５の実施形態に係る発電装置１ｅは、図９に示すように、発電装置１ｅが水面Ｌの上方から水中Ｈに向かって所定の傾斜角（例えば略４５度）を有するように設置面Ｇに設置されている。具体的には、第１の回転体３１１を支持するアンカー支柱４１よりも、第２の回転体３１２を支持するアンカー支柱４１が相対的に短く、第１の回転体３１１が水面Ｌよりも上方、第２の回転体３１２が水中Ｈにそれぞれ位置するように地面Ｇに設置されている。

このとき、発電装置１ｅは水流に対して略４５度の角度で傾斜して設置され、ベルト体３１３は、往路側Ａにおいて水面Ｌの上方から水中Ｈに向かう方向、復路側Ｂにおいて水中Ｈから水面Ｌの上方に向かう方向に周回する。

また、カバー部３２は、水面Ｌよりも上方に突出する往路側Ａ、及び復路側Ｂの一部の範囲を被覆するように構成されている。

ここで、必ずしも、カバー部３２は、水面Ｌよりも上方に突出する往路側Ａ、及び復路側Ｂの一部を被覆するように構成されている必要はない。例えば、復路側Ｂの全体を被覆するように構成されていてもよい。

以上のように、本発明を適用した流体駆動装置、及び発電装置は、水力等の自然エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換して発電効率を高めることができるものとなっている。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ発電装置
２発電機
３流体駆動装置
３１本体部
３１１第１の回転体
３１２第２の回転体
３１３ベルト体
３１４抵抗部材
３１４ａ基部
３１４ｂ受圧部
３１４ｃコイルバネ
３１５シャフト部
３２カバー部
３２１開口部
３２２底部
４基台
４１、４２支柱
５出力軸
６整流板
Ａ往路側
Ｂ復路側
Ｈ水中
Ｌ水面
Ｇ設置面

Claims

水平軸線に対して略平行な第１の回転軸を軸心部に含む第１の回転体、前記第１の回転軸と略平行な回転軸である第２の回転軸を軸心部に含み前記第１の回転体と所定の間隔で離間して設置される第２の回転体、前記第１の回転体から前記第２の回転体に向かう往路側から前記第２の回転体から前記第１の回転体に向かう復路側に向けて周回可能なように前記第１の回転体と前記第２の回転体に架設された無端状のベルト体、作動流体の流体圧を受圧する受圧面を含み前記ベルト体の回転方向に沿って所定の間隔で設けられた抵抗部材、を有する本体部と、
前記ベルト体の往路側に位置する前記抵抗部材が露出可能な開口部が形成され、前記本体部の一部を被覆する断面略Ｕ字状のカバー部と、を備える
流体駆動装置。
前記抵抗部材は、
前記ベルト体に対して略垂直な起立位置と略平行な倒伏位置のそれぞれに起伏可能であって、常態において起立位置となるように付勢されるバネ部材を含む基端軸を介して前記ベルト体に設置されている
請求項１に記載の流体駆動装置。
前記抵抗部材は、
前記ベルト体の復路側に位置する前記抵抗部材の先端が、前記カバー部と接触しながら前記第２の回転体の方向に向けて倒伏する
請求項１または請求項２に記載の流体駆動装置。
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸を結ぶ仮想直線は水平軸線に対して鉛直上方に向けて所定の角度を有する
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の流体駆動装置。
前記第１の回転軸、及び前記第２の回転軸には前記カバー部の側面を貫通するシャフト部を有し、
該シャフト部の両端には鉛直下方に延出する支柱を含む基台を有する
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の流体駆動装置。
前記ベルト体の往路側は、復路側に対して鉛直上方に位置し、
前記カバー部は、鉛直上方に向けて前記開口部が形成された
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の流体駆動装置。
前記ベルト体の往路側は、復路側に対して鉛直下方に位置し、
前記カバー部は、鉛直下方に向けて前記開口部が形成された
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の流体駆動装置。
水平軸線に対して略平行な第１の回転軸を軸心部に含む第１の回転体、前記第１の回転軸と略平行な回転軸である第２の回転軸を軸心部に含み前記第１の回転体と所定の間隔で離間して設置される第２の回転体、前記第１の回転体から前記第２の回転体に向かう往路側から前記第２の回転体から前記第１の回転体に向かう復路側に向けて周回可能なように前記第１の回転体と前記第２の回転体に架設された無端状のベルト体、作動流体の流体圧を受圧する受圧面を含み前記ベルト体の回転方向に沿って所定の間隔で設けられた抵抗部材、を有する本体部と、
前記第１の回転軸、及び前記第２の回転軸の何れか一方にシャフト部を介して接続された発電機と、
前記ベルト体の往路側に位置する前記抵抗部材が露出可能な開口部が形成され、前記本体部の一部を被覆する断面略Ｕ字状のカバー部と、を備える
発電装置。
前記第２の回転体よりも径の小さい第１の回転体に前記シャフト部を介して前記発電機が接続されている
請求項８に記載の発電装置。
前記第１の回転体よりも径の小さい前記第２の回転体に前記シャフト部を介して前記発電機が接続され、
請求項８に記載の発電装置。