JP2020169607A - Power generation method for generating rotation in flow of gas, liquid and solid using irregularities, holes or small blades provided on surface of object to generate power - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、本願発明は気体、液体、固体の流れを利用した発電方法に関するものてある。 The present invention relates to a power generation method using a flow of gas, liquid, or solid.
気体、液体、固体の流れを利用した既存技術としては、特許文献１のような水力発電や風力発電等がある。水力発電はダムや川等において、水が上から下に流れる力を利用してプロペラやスクリューを回し、発電する方法である。 Existing technologies that utilize the flow of gas, liquid, and solid include hydroelectric power generation and wind power generation as in Patent Document 1. Hydroelectric power generation is a method of generating electricity by turning propellers and screws using the force of water flowing from top to bottom in dams and rivers.
風力発電や水力発電で通常使用されるプロペラやスクリューには以下の課題がある。課題１としては、川や海流、あるいは風等の自然の流れの中で使用すると、プロペラやスクリューによりその場所に流れを遮る大きな抵抗ができる。その場所に壁ができたことと同じなので、川や海流、あるいは風等の流れに変化を与え自然や生態系に影響を及ぼす。課題２としては、プロペラやスクリューは多くの場合固定されており、流れを流れてくる障害物に正面から当たることとなるため、故障しやすい。左右に逃げて動くことができない。課題３は小型化の問題である。プロペラやスクリューにて流れを捉えて大きな力を得るには、プロペラやスクリューを大きくしなければならないため、小型化し難い。そのため災害時等の非常時に簡単に設置して簡単に発電できない。大がかりな装置となるため、定期交換等のメンテナンスにも多くの手間と時間を要する。課題４としては、鋭く大きい羽根を持つプロペラやスクリューで動植物が切られるため、動植物への影響が心配される。 Propellers and screws commonly used in wind and hydropower have the following challenges. Problem 1 is that when used in a natural flow such as a river, ocean current, or wind, a propeller or screw creates a large resistance to block the flow at that location. Since it is the same as having a wall at that place, it changes the flow of rivers, ocean currents, winds, etc. and affects nature and ecosystems. As the second problem, the propeller and the screw are fixed in many cases, and they hit the obstacles flowing in the flow from the front, so that they are liable to break down. I can't move to the left or right. Problem 3 is the problem of miniaturization. In order to capture the flow with a propeller or screw and obtain a large force, the propeller or screw must be enlarged, so it is difficult to miniaturize. Therefore, it cannot be easily installed and easily generate electricity in an emergency such as a disaster. Since it is a large-scale device, it takes a lot of time and effort for maintenance such as regular replacement. As the fourth task, since the animals and plants are cut by a propeller or a screw having sharp and large blades, there is a concern about the influence on the animals and plants.
本願発明の発電方法を使用すると、流れに対してプロペラやスクリューのように面として当てるのではなく、流れに沿って線として流れを受けるようになり、これらの課題を解決できる。本願発明の発電装置は回転物体と留め部品とから構成される。回転物体は球体や棒状等の様々な形の物体の表面に凹凸部分を設け、または穴をあけ、または小さな羽根を設ける。これらの物体の表面の凹凸や穴、あるいは小さな羽根には、液体や気体あるいは固体が一定方向に流れ続ける川や滝、海流、風等、あるいは、交互に流れが変わる波等における流れ、あるいはダムの放水、船の航行による推進、飛行機の飛行による推進等の人工的な流れ等の流れを受けることにより一定方向に回転するよう角度がつけられている。留め部品は回転物体を流れに浮かべる、または沈める等して流れに回転物体を接触させるにあたり、回転物体が流れの中を流れていかないように回転物体を留めておくための部品である。本願発明の発電方法では発電装置を流れに沿って設置することとなり、プロペラやスクリューのように大きな羽根を使用しないので、流れの中に流れを遮る抵抗がなくなり、課題１の生態系に影響を及ぼす。という課題は解決される。また、流れを流れてくる障害物に対しては、プロペラやスクリューのように大きな羽根を持たず、正面から当たることがない。課題２の障害物により故障するという事態は減少し、課題が解決される。本願発明の発電方法ではプロペラやスクリューを使用した場合と比べて大型になることがない。小型化することができるため、課題３の小型化や災害等の非常時の発電用としての使用、メンテナンスに多くの手間と時間を要するといった課題が解決される。本願発明の発電方法はプロペラやスクリューのように大きな羽根を使用しないため、課題４の動植物が切られるという課題が解決される。 By using the power generation method of the present invention, the flow is received as a line along the flow instead of being applied to the flow as a surface like a propeller or a screw, and these problems can be solved. The power generation device of the present invention is composed of a rotating object and a fastening component. The rotating object is provided with uneven portions, holes, or small blades on the surface of various shaped objects such as spheres and rods. On the surface irregularities and holes of these objects, or small blades, liquids, gases, or solids continue to flow in a certain direction, such as rivers, waterfalls, ocean currents, winds, or waves that alternate, or dams. The angle is set so that it rotates in a certain direction by receiving the flow of artificial current such as water discharge, propulsion by navigation of a ship, propulsion by flight of an airplane, etc. The fastening part is a component for fastening a rotating object so that the rotating object does not flow in the flow when the rotating object is brought into contact with the flow by floating or sinking the rotating object in the flow. In the power generation method of the present invention, the power generation device is installed along the flow, and since large blades such as propellers and screws are not used, there is no resistance to block the flow in the flow, which affects the ecosystem of Problem 1. To exert. The problem is solved. In addition, it does not have large blades like propellers and screws against obstacles flowing in the flow, and it does not hit from the front. The situation of failure due to the obstacle of the problem 2 is reduced, and the problem is solved. The power generation method of the present invention does not become larger than the case where a propeller or a screw is used. Since the size can be reduced, the problems of miniaturization of Problem 3, use for power generation in an emergency such as a disaster, and maintenance requiring a lot of time and effort are solved. Since the power generation method of the present invention does not use large blades such as a propeller and a screw, the problem of cutting animals and plants of Problem 4 is solved.
本願発明の発電方法は液体や気体あるいは固体が一定方向に流れ続ける川や滝、海流、風等、あるいは交互に流れが変わる波等の流れにおいて発電できる方法である。なお、この流れはダムの放水や船の航行による推進、飛行機の飛行による推進等の人工的な流れも含まれる。 The power generation method of the present invention is a method capable of generating electricity in a flow of a river, a waterfall, an ocean current, a wind, or the like in which a liquid, a gas, or a solid continues to flow in a certain direction, or a wave or the like in which the flow changes alternately. This flow also includes artificial flows such as water discharge from dams, propulsion by navigation of ships, and propulsion by flight of airplanes.
本願発明の方法による発電装置は回転物体（１）と留め部品（２）とから構成される。回転物体（１）は球体や棒状等の様々な形の物体の表面に凹凸部分（３）（４）を設け、または穴（５）（６）をあけ、または小さな羽根（７）を設けたものである。これらの物体の表面の凹凸（３）（４）や穴（５）（６）、あるいは小さな羽根（７）には、液体や気体あるいは固体が一定方向に流れ続ける川や滝、海流、風等の流れ、あるいは交互に流れが変わる波等における流れ、ダムの放水や船の航行による推進、飛行機の飛行による推進等の人工的な流れ等の流れを回転物体（１）の正面方向から受けることにより、回転物体（１）が横方向に回転するよう一定の角度が付けられている。留め部品（２）は回転物体（１）を流れに浮かべる、または沈める等して流れに回転物体（１）を接触させるにあたり、回転物体（１）が流れの中を流れていかないように回転物体（１）を留めておく役割を果たす。これは杭のようにその場所に固定するものであってもよいし、船や飛行機のように流れの中を動いていてもよい。回転物体（１）に流れを当てられればよい。 The power generation device according to the method of the present invention is composed of a rotating object (1) and a fastening part (2). The rotating object (1) is provided with uneven portions (3) and (4) on the surface of various shaped objects such as spheres and rods, or holes (5) and (6), or small blades (7). It is a thing. Rivers, waterfalls, sea currents, winds, etc. where liquids, gases, or solids continue to flow in a certain direction on the irregularities (3) (4), holes (5) (6), or small blades (7) on the surface of these objects. The flow of artificial flow such as the flow of gas, the flow of waves that change alternately, the flow of water from a dam, the propulsion by navigation of a ship, the propulsion by flight of an airplane, etc. from the front direction of a rotating object (1). Therefore, a constant angle is provided so that the rotating object (1) rotates in the lateral direction. The fastening part (2) is a rotating object so that the rotating object (1) does not flow in the flow when the rotating object (1) is brought into contact with the flow by floating or submerging the rotating object (1) in the flow. It plays a role in retaining (1). It may be fixed in place like a stake, or it may be moving in a stream like a ship or an airplane. The flow should be applied to the rotating object (1).
本願発明の方法による発電装置の例を図１に示す。ここでは回転物体（１）は棒状の物体を使用している。流れの方向（１０）は図示している矢印の向きであり、この流れを受けての回転物体の回転方向（１１）は図示している矢印の向きである。留め部品（２）はこの例では杭（９）とワイヤー（８）であり、このワイヤー（８）により回転物体（１）と留め部品（２）が接続されている。川等でこの発電装置を使用する場合は、杭（９）を地面や川底等に打ち込み、回転物体（１）を川に流し、十分に流れが回転物体（１）に当たるようにする。 An example of a power generation device according to the method of the present invention is shown in FIG. Here, the rotating object (1) uses a rod-shaped object. The direction of flow (10) is the direction of the arrow shown, and the direction of rotation (11) of the rotating object in response to this flow is the direction of the arrow shown. The fastening part (2) is a pile (9) and a wire (8) in this example, and the rotating object (1) and the fastening part (2) are connected by the wire (8). When this power generation device is used in a river or the like, a pile (9) is driven into the ground or the riverbed, and a rotating object (1) is allowed to flow into the river so that the flow sufficiently hits the rotating object (1).
この例では、正面にスクリュー状の凹凸（３）を設け、側面にらせん状の凹凸（４）を設けている。この一定方向に沿った凹凸（３）（４）が流れを受けることで、流れに対して横方向（１１）に回転する力となる。
また、小さな羽根（７）を設けており、これも流れを受けることで横方向（１１）に回転する力となる。これらの凹凸（３）（４）や羽根（７）は回転物体（１）に回転力を与えたり、姿勢を正しく制御する役割を果たせるように調整する。
In this example, a screw-shaped unevenness (3) is provided on the front surface, and a spiral-shaped unevenness (4) is provided on the side surface. When the irregularities (3) and (4) along the fixed direction receive the flow, it becomes a force that rotates in the lateral direction (11) with respect to the flow.
Further, a small blade (7) is provided, which also becomes a force to rotate in the lateral direction (11) by receiving the flow. These irregularities (3) (4) and blades (7) are adjusted so as to give a rotational force to the rotating object (1) and play a role of correctly controlling the posture.
回転物体（１）の正面に流れが通りぬけるための穴（５）が空いている。図２に示すとおり、流れの方向（１０）は図示している矢印の向きであり、正面の穴（５）から入り後方の穴（６）から抜けるが、直線で抜けるのではなく内部で通り道を曲げている。これが回転物体（１）を横方向（１１）に回転させる力となる。なお、穴（５）（６）は必ずしも貫通していなくともよく、回転物体（１）に回転力を与えたり、姿勢を正しく制御する役割を果たせればよい。 There is a hole (5) in front of the rotating object (1) for the flow to pass through. As shown in FIG. 2, the flow direction (10) is the direction of the arrow shown in the figure, and it enters from the front hole (5) and exits from the rear hole (6), but it does not exit in a straight line but passes through inside. Is bending. This is the force that causes the rotating object (1) to rotate in the lateral direction (11). It should be noted that the holes (5) and (6) do not necessarily have to penetrate, and may play a role of giving a rotational force to the rotating object (1) and controlling the posture correctly.
なお、回転物体（１）と留め部品（２）は必ずしも１対１でなくともよく、１つの留め部品（２）に複数の回転物体（１）を繋げたり、複数の留め部品（２）に１つの回転物体（１）を繋げていてもよく、複数の留め部品（２）が複数の回転物体（１）を繋げていてもよい。 The rotating object (1) and the fastening part (2) do not necessarily have to be one-to-one, and a plurality of rotating objects (1) can be connected to one fastening part (2) or a plurality of fastening parts (2). One rotating object (1) may be connected, or a plurality of fastening parts (2) may connect a plurality of rotating objects (1).
発電用モーターは回転物体（１）または留め部品（２）のどちらかに設置するか、あるいは双方に設置してもよい。 The power generation motor may be installed on either the rotating object (1) or the fastening part (2), or both.
川において使用できる携帯型の発電装置の例を図３に示す。この例では杭（１７）と一体となっている防水ボックス（１６）とワイヤー（１４）が留め部品（２）である。ワイヤー（１４）は一方が防水ボックス（１６）内の発電用モーター（１８）の軸（１５）に接続されている。そして、もう一方が回転物体（１）に繋がっている。使用方法は杭（１７）を川底（１３）に打ち込み、回転物体（１）を川の流れに流す。流れの方向（１０）は図示している矢印の向きである。これにより回転物体（１）は水面（１２）上を浮かんだ状態、あるいは沈んだ状態となり、流れが当たり回転する。回転方向（１１）は図示している矢印の向きである。接続されているワイヤー（１４）も回転し、その回転は防水ボックス（１６）内の発電用モーター（１８）の軸（１５）を回して発電する。発電した電気は防水ボックス（１６）内の小型バッテリー（１９）に充電される。この携帯型発電装置であれば、災害時等の非常時の際でも近くに川があれば容易に発電することが可能である。 An example of a portable power generator that can be used in a river is shown in FIG. In this example, the waterproof box (16) and the wire (14) integrated with the pile (17) are the fastening parts (2). One of the wires (14) is connected to the shaft (15) of the power generation motor (18) in the waterproof box (16). And the other is connected to the rotating object (1). The usage method is to drive a pile (17) into the riverbed (13) and let a rotating object (1) flow into the river flow. The flow direction (10) is the direction of the arrow shown in the figure. As a result, the rotating object (1) is in a state of floating or sinking on the water surface (12), and the flow hits and rotates. The rotation direction (11) is the direction of the arrow shown in the figure. The connected wire (14) also rotates, and the rotation rotates the shaft (15) of the power generation motor (18) in the waterproof box (16) to generate electricity. The generated electricity is charged into a small battery (19) in the waterproof box (16). With this portable power generator, it is possible to easily generate power even in the event of an emergency such as a disaster if there is a river nearby.
なお、この実施例１の発電装置を海岸にて使用すると、波に合わせて杭（１７）を中心として回転物体（１）が岸の方向や海の方向に交互に流されるため、川の場合と同様に回転物体（１）を回転させることができる。そのため、川と同様に発電することができる。 When the power generation device of the first embodiment is used on the shore, the rotating object (1) is alternately flowed in the direction of the shore and the sea around the pile (17) according to the wave, so that in the case of a river. The rotating object (1) can be rotated in the same manner as in the above. Therefore, it can generate electricity in the same way as a river.
船の航行による推進を利用した携帯型の発電装置の例を図４に記す。この例では船（２０）とその外周の柵（２２）と紐（２３）が留め部品（２）である。これが回転物体（１）に繋がっている。紐（２３）を船（２０）の外周の柵（２２）に結びつけ、回転物体（１）を海中に投げ込むと、回転物体（１）が海面（２１）に浮かび、または沈んで航行している船（２０）に引っ張られる状態となる。流れの方向（１０）は図示している矢印の向きである。流れが当たり回転物体（１）が流れを受けて回転する。この例では回転物体（１）内部に発電用モーターと小型バッテリーが設けられており、この回転により発電用モーターの軸が回転し発電する。発電した電気は同じく回転物体（１）内部に設けた小型バッテリーに充電される。充電された電気は回転物体（１）を引き上げた時に利用することができる。また、この例では２個の回転物体（１）を流れに沿った形にて直線的に接続して使用している。そしてこの例では図５に示す通り、流れの前方の回転物体（２４）と後方の回転物体（２５）は回転力を有効に活用するため逆方向に回転（１１）する。流れ（１０）を受けてそれぞれの回転物体（２４）（２５）が逆方向に回転（１１）するように凹凸（３）（４）や穴（５）（６）や小さな羽根（７）が調整されている。 An example of a portable power generator utilizing propulsion by navigation of a ship is shown in FIG. In this example, the ship (20), the fence (22) and the string (23) on the outer circumference thereof are the fastening parts (2). This is connected to the rotating object (1). When the string (23) is tied to the outer fence (22) of the ship (20) and the rotating object (1) is thrown into the sea, the rotating object (1) floats or sinks on the sea surface (21) and is sailing. It will be pulled by the ship (20). The flow direction (10) is the direction of the arrow shown in the figure. The flow hits and the rotating object (1) receives the flow and rotates. In this example, a power generation motor and a small battery are provided inside the rotating object (1), and the rotation causes the shaft of the power generation motor to rotate to generate power. The generated electricity is also charged into a small battery provided inside the rotating object (1). The charged electricity can be used when the rotating object (1) is pulled up. Further, in this example, two rotating objects (1) are linearly connected and used along the flow. In this example, as shown in FIG. 5, the rotating object (24) in front of the flow and the rotating object (25) in the rear rotate in opposite directions (11) in order to effectively utilize the rotational force. Unevenness (3) (4), holes (5) (6) and small blades (7) are formed so that each rotating object (24) (25) rotates (11) in the opposite direction in response to the flow (10). It has been adjusted.
海流を利用した発電装置の例を図６に示す。この例では海底（２６）に設置したポール（２７）とワイヤー（２８）が留め部品（２）である。これに回転物体（１）が複数繋がっている。回転物体（１）は海流の流れに沿った形にて直線的に接続されており、その終端にも留め部品（２）であるポール（２７）が接続されている。回転物体（１）は海流の流れ（１０）に沿って海面（２９）に浮かべ、または沈めて設置する。海流の流れが回転物体（１）に接触することにより回転物体（１）が回転し発電することができる。 An example of a power generation device using an ocean current is shown in FIG. In this example, the pole (27) and the wire (28) installed on the seabed (26) are the fastening parts (2). A plurality of rotating objects (1) are connected to this. The rotating object (1) is linearly connected along the flow of the ocean current, and a pole (27), which is a fastening part (2), is also connected to the end thereof. The rotating object (1) is installed floating or submerged on the sea surface (29) along the current of the ocean current (10). When the current of the ocean current comes into contact with the rotating object (1), the rotating object (1) can rotate and generate electricity.
この例では先の２つの実施例とは違い、その場所で長時間発電することを前提としている。そのため、故障が少ないことが要求される。この例では留め部品（２）のワイヤー（２８）に余裕があるため海流を流れてくる障害物が回転物体（１）にぶつかったとしても、その衝撃は回転物体（１）がワイヤー（２８）の余裕分だけ上下左右に動くことで減少させることができるのでこのような障害物により故障することは少なくなる。そして同時に、プロペラやスクリューのような大きい羽根での発電ではないため、長時間その場所にて発電したとしても海流の流れを弱めたり動植物を切ったりすることがなく、生態系を乱すことがない。プロペラやスクリューでの発電ではより大きい力を得るためにはそれらの羽根を大きく作る必要があるが、本願発明の発電方法ではより大きい力を得るためには、この例のように回転物体（１）を複数繋げるか、長い回転物体（１）を作り、流れの力をより長い表面で受けられるようにすればよい。 In this example, unlike the previous two examples, it is premised that power is generated at that location for a long time. Therefore, it is required that there are few failures. In this example, since the wire (28) of the fastening part (2) has a margin, even if an obstacle flowing in the ocean current hits the rotating object (1), the impact is that the rotating object (1) has the wire (28). Since it can be reduced by moving up, down, left and right by the margin of, it is less likely to break down due to such an obstacle. At the same time, because it is not power generation with large blades such as propellers and screws, even if power is generated at that location for a long time, it will not weaken the current of the ocean current or cut animals and plants, and will not disturb the ecosystem. .. In power generation with a propeller or screw, it is necessary to make those blades larger in order to obtain a larger force, but in the power generation method of the present invention, in order to obtain a larger force, a rotating object (1) as in this example. ) May be connected or a long rotating object (1) may be created so that the force of the flow can be received on a longer surface.
そしてその場所にて長時間発電することを前提としているので、メンテナンスが必要となる。発電装置のメンテナンスを行う場合も回転物体（１）をポール（２７）に接続されたワイヤー（２８）を介して引き上げ、海面（２９）上に出し、各回転物体（１）ごとに交換や修理をすればよいため簡単である。 And since it is assumed that power will be generated for a long time at that place, maintenance is required. When performing maintenance on the power generation device, the rotating object (1) is pulled up via the wire (28) connected to the pole (27), put out on the sea surface (29), and replaced or repaired for each rotating object (1). It's easy because you only have to do.
この例では発電用モーターは回転物体（１）と留め部品（２）のどちらに設置してもよく、双方に設置してもよい。バッテリーもどちらに設置してもよく、双方に設置してもよいが、バッテリーを使わずに発電した電気をケーブル等にて地上に直接送電してもよい。 In this example, the power generation motor may be installed on either the rotating object (1) or the fastening part (2), or may be installed on both. The battery may be installed on either side or both sides, but the electricity generated without using the battery may be directly transmitted to the ground by a cable or the like.
なお、本願発明は上記実施例に限定されるものではなく、本願発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本願発明の範囲から排除するものではない。 The invention of the present application is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the purpose of the invention of the present application, and these are not excluded from the scope of the invention of the present application.
１…回転物体
２…留め部品
３…回転物体正面の凹凸
４…回転物体側面のらせん状の凹凸
５…回転物体にあけられた穴、流れの入口
６…回転物体にあけられた穴、流れの出口
７…回転物体に装着された角度をつけた小さな羽根
８…留め部品を構成するワイヤー
９…留め部品を構成する杭
１０…流れの方向
１１…回転物体の回転方向
１２…川の水面
１３…川底
１４…ワイヤー
１５…ワイヤーと繋がっている発電用モーターの軸
１６…防水ボックス
１７…杭
１８…発電用モーター
１９…小型バッテリー
２０…船
２１…海面
２２…船の外周部分の柵
２３…船と回転物体を結びつける紐
２４…実施例２の流れの前方の回転物体
２５…実施例２の流れの後方の回転物体であり、前方の回転物体と逆方向の回転をする回転物体
２６…海底
２７…ポール
２８…ワイヤー
２９…海面
1 ... Rotating object 2 ... Fastening parts 3 ... Unevenness on the front of the rotating object 4 ... Spiral unevenness on the side of the rotating object 5 ... Holes made in the rotating object, flow entrance 6 ... Holes made in the rotating object, flow Exit 7 ... Small angled blade attached to a rotating object 8 ... Wires that make up the fastening parts 9 ... Pile that makes up the fastening parts 10 ... Direction of flow 11 ... Rotational direction of the rotating object 12 ... River water surface 13 ... River bottom 14 ... Wire 15 ... Shaft of power generation motor connected to wire 16 ... Waterproof box 17 ... Pile 18 ... Power generation motor 19 ... Small battery 20 ... Ship 21 ... Sea surface 22 ... Fence on the outer circumference of ship 23 ... With ship String that connects rotating objects 24 ... Rotating object in front of the flow of Example 2 25 ... Rotating object behind the flow of Example 2 that rotates in the opposite direction to the rotating object in front 26 ... Seabed 27 ... Pole 28 ... Wire 29 ... Sea surface
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