JP2023065145A - Hydraulic generating equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電分野に関し、特に、水力発電装置に関する。 The present invention relates to the field of power generation, and in particular to hydroelectric power plants.
従来の水力発電(Hydropower)方式では、水の位置エネルギーを電気エネルギーに変換していた。ここで「位置エネルギー」とは、水位の高度差を指し、重力の作用を受けて流動する運動エネルギー(例えば、高い所に貯めた水を低い所にある水車に落とすこと)により水車を廻し、水車につながっている発電機により電気エネルギーを生み出していた。 A conventional hydropower system converts the potential energy of water into electrical energy. Here, "potential energy" refers to the height difference of the water level. Electrical energy was produced by a generator attached to the water wheel.
また発電で用いられる水は、繰り返して利用することができるクリーンなエネルギーの一つであり、洪水・氾濫をコントロールし、河川舟運を改善し、灌漑用水を提供することもできる。しかし、貯水池方式のダム建設は投資が巨大である上、温室効果ガスであるメタンを発生させて恒久的かつ不可逆的に環境を破壊してしまう虞があった。 In addition, the water used for power generation is one of the clean energy that can be used repeatedly, it can control floods and floods, improve river navigation, and provide irrigation water. However, construction of a reservoir-type dam requires a huge amount of investment, and there is a risk of permanent and irreversible damage to the environment by generating methane, which is a greenhouse gas.
従って、本発明の課題目的は、複数の羽根が水中に浮いているため、導水渠が本来備えている灌排機能に悪影響を与えず、複数の羽根に大きめのトルクが発生するため、発電効率を高めて電気供給能力が向上する水力発電装置を提供することにある。 Therefore, the problem and object of the present invention is that since the plurality of blades are floating in the water, it does not adversely affect the irrigation function that the conduit originally has, and the plurality of blades generate a large torque, so that the power generation efficiency is improved. To provide a hydroelectric power generator that increases the power supply capacity by increasing the power supply capacity.
本発明のもう一つの課題目的は、小型の水力発電装置を利用することにより投資費用を抑えることができるとともに、環境が破壊されることを防ぎながら発電することができる水力発電装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a hydraulic power generator that can reduce investment costs by using a small hydraulic power generator and that can generate power while preventing environmental destruction. It is in.
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態によれば、1組のファンと、1つの変速機ケースと、1つの発電機とを備えた、水力発電装置であって、前記ファンは、水力により回転駆動され、前記変速機ケースは、前記ファンの回転数を変化させ、前記発電機の1本の軸が前記変速機ケースに接続され、前記発電機は、前記ファンの回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換させて外部に出力することを特徴とする、水力発電装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, there is provided a hydraulic power generator including a set of fans, one transmission case, and one generator, wherein the fan is rotationally driven by hydraulic power, the transmission case changes the rotation speed of the fan, one shaft of the generator is connected to the transmission case, and the generator is configured to rotate the fan. A hydraulic power generator is provided that converts energy into electric energy and outputs the electric energy to the outside.
前記変速機ケースと前記軸とを接続させるコネクタをさらに備えることが好ましい。 It is preferable to further include a connector that connects the transmission case and the shaft.
1本の伝動軸及び1組のユニバーサルジョイントをさらに備え、前記伝動軸は、前記ファンと直列接続されて同じ方向に回転可能であり、前記ユニバーサルジョイントは、前記伝動軸、1本の長尺状杆及び1本の短尺状杆をそれぞれ接続させ、前記長尺状杆及び前記短尺状杆を介して前記変速機ケースが前記伝動軸のトルクを受けることが好ましい。 further comprising a transmission shaft and a set of universal joints, wherein the transmission shaft is connected in series with the fan and rotatable in the same direction; the universal joint comprises the transmission shaft and an elongated Preferably, a rod and one short rod are connected to each other, and the transmission case receives the torque of the transmission shaft via the long rod and the short rod.
前記変速機ケースと長尺状杆とを接続させる関節軸受をさらに備えることが好ましい。 It is preferable to further include a joint bearing connecting the transmission case and the elongated rod.
少なくとも1つのウキに接続される伝動軸をさらに備えることが好ましい。 Preferably, it further comprises a transmission shaft connected to at least one float.
前記発電機と前記長尺状杆との間に設けられた部材を保護するメインケースをさらに備えることが好ましい。 It is preferable to further include a main case for protecting a member provided between the generator and the elongated rod.
前記メインケースは、1対の軌道に配設されて固定されることが好ましい。 Preferably, the main case is arranged and fixed on a pair of tracks.
前記1対の軌道には、前記メインケースに対して往復運動可能な1つのサブケースが取り付けられ、前記サブケースは、他のユニバーサルジョイント及び1本の接続バーを介して伝動軸に接続されることが好ましい。 A sub-case capable of reciprocating with respect to the main case is attached to the pair of tracks, and the sub-case is connected to the transmission shaft via another universal joint and one connecting bar. is preferred.
前記発電機から短尺状杆までの部材には、1つのスイングアームが取り付けられ、前記スイングアームは、基礎の上面に枢着されることが好ましい。 It is preferable that one swing arm is attached to the members from the generator to the short rod, and the swing arm is pivotally attached to the upper surface of the foundation.
前記スイングアームは、前記基礎の1つの凸部に枢着されることが好ましい。 Preferably, the swing arm is pivotally attached to one projection of the base.
本発明の水力発電装置は、以下(1)及び(2)の効果を有する。
(1)複数の羽根が水中に浮いているため、導水渠が本来備えている灌排機能に悪影響を与えず、複数の羽根に大きめのトルクが発生するため、発電効率を高めて電気供給能力が向上する。
The hydraulic power generator of the present invention has the following effects (1) and (2).
(1) Since the multiple blades float in the water, they do not adversely affect the irrigation function inherent in the culvert, and the multiple blades generate a large amount of torque, increasing the efficiency of power generation and the ability to supply electricity. improves.
(2)小型の水力発電装置を利用するため投資費用を抑えることができるとともに、環境が破壊されることを防ぎながら発電することができる。 (2) The use of a small-sized hydroelectric generator reduces the investment cost and enables power generation while preventing environmental destruction.
本発明の技術手段及びそれにより達成可能な効果を、より完全かつ明白に開示するために、開示した添付の図面及び符号と併せて本発明を以下に詳説する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In order to more fully and clearly disclose the technical means of the present invention and the effects achievable thereby, the present invention will be described in detail below in conjunction with the accompanying drawings and symbols disclosed.
(第1実施形態)
図1及び図2を参照する。図1は、本発明の第1実施形態に係る水力発電装置を示す斜視図である。図2は、本発明の第1実施形態に係る水力発電装置の動作の説明図である。図1及び図2に示すように、本発明の第1実施形態に係る水力発電装置10は、少なくとも1組のファン11と、1本の伝動軸14と、1組のユニバーサルジョイント15,17、1本の長尺状杆16と、1本の短尺状杆161と、1つの関節軸受18と、1つの変速機ケース20と、1つのコネクタ21と、1つの発電機22とから構成されてなる。
(First embodiment)
Please refer to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a hydraulic power generator according to a first embodiment of the invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the hydraulic power generator according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 1 and 2, the
各ファン11は、1つの結合部12をそれぞれ有する。旋回方向で、結合部12の外表面には、3枚の羽根13が延設されている。全ての結合部12が伝動軸14上に嵌設され、伝動軸14が1組のファン11に直列接続されているため同じ方向で回転可能である。ユニバーサルジョイント15は、長尺状杆16及び伝動軸14に接続されるとともに、ユニバーサルジョイント17は、長尺状杆16及び短尺状杆161に接続されているため、当該組のユニバーサルジョイント15,17を関節として用い、伝動軸14、長尺状杆16及び短尺状杆161を互いに接続させる。上述した変速機ケース20は、ギヤボックスとも称される。このギヤボックスの両側には、軸ロッド(符号は付されていないが、図4を参照する。)がそれぞれ延設される。2本の軸ロッドは、所定の比率を有し、輸入軸及び出力軸としてそれぞれ用いられる。
Each
輸入軸は、関節軸受18を介して短尺状杆161と接続される。出力軸は、コネクタ21を介して発電機22の1本の軸23と接続される。発電機22は、少なくとも1本の電線24と接続される。
The import shaft is connected with the
実際に使用する際、発電機22からユニバーサルジョイント17まで横向きの連結関係が保持されるため、コネクタ21、変速機ケース20、関節軸受18及び短尺状杆161が直線状態に維持される。長尺状杆16は、斜めであり、伝動軸14とのなす角度を鈍角にし、伝動軸14を発電機22の軸23に対して略平行にし、当該組のファン11が伝動軸14を同じ方向で回転させることに悪影響を与えない。このように、変速機ケース20は、長尺状杆16及び短尺状杆161を介して伝動軸14のトルクを受け、伝動軸14のトルクの大きさ又は速度を変えることもできる。同時に、発電機22は、伝動軸14の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、電線24を介して外部に出力する。
In actual use, since the horizontal connection relationship is maintained from the
当該組のファン11は、導水渠(図示せず)中で浮遊するため、導水渠が本来備えている灌排機能に悪影響を与えることを防ぐ。また、当該組のファン11は、大きめのトルクを生み出すため、発電機22の発電効率を高め、電気供給能力を向上させることができる。また、小型の水力発電装置10は、投資費用を減らし、環境が破壊されることを防ぎながら発電する長所を兼ね備える。
The set of
また、1組のウキ27は、伝動軸14に直列接続されている。伝動軸14は、ウキ27を介して流動する液体中でスムーズに転動可能である。他の実施形態では、水力発電装置10が少なくとも1つのウキ27を有することも本発明の範囲に含まれる。
A set of
図3及び図4を参照する。図3は、本発明の第2実施形態に係る水力発電装置を示す斜視図である。図4は、本発明の第2実施形態に係る水力発電装置の動作の説明図である。図3及び図4に示すように、本発明の第2実施形態に係る構造は、第1実施形態と略同じであるが、水力発電装置10が1つのメインケース30をさらに有する点が異なり、このメインケース30により発電機22と長尺状杆16との間の部材(例えば、コネクタ21、変速機ケース20、関節軸受18、短尺状杆161、ユニバーサルジョイント17など)を保護する。
Please refer to FIGS. FIG. 3 is a perspective view showing a hydraulic power generator according to a second embodiment of the invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the hydroelectric generator according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 3 and 4, the structure according to the second embodiment of the present invention is substantially the same as the first embodiment, except that the
次に、1対の軌道32の長さは、メインケース30の長さより大きい。メインケース30は、2つの軌道32の一端に配設されて固定される。
Next, the length of the pair of
また、1つのサブケース31は、1対の軌道32の他端に取り付けられ、メインケース30に対して往復運動可能である。サブケース31は、ユニバーサルジョイント25及び1本の接続バー26を介して伝動軸14に接続される。言い換えると、伝動軸14の両端は、長尺状杆16及び接続バー26とそれぞれ接続される。
One
例えば、上述した水力発電装置10が1本の溝渠40近くに移動し、2本の軌道32が溝渠40の2つの壁41の頂面42に固定される。サブケース31は、手動方式、電動方式又は自動方式により、軌道32の長手方向でメインケース30に近づいて両者の間隔を縮めると、長尺状杆16及び接続バー26により伝動軸14及び当該組のファン11を支えながら、液面43下に沈む。
For example, the
図4の矢印は流動方向44を表す。溝渠40の液体(一般に流水である)は、羽根13に当たる。伝動軸14と結合部12とが接続されているため、当該組のファン11は伝動軸14を同じ方向で回転させる。接続バー26は、サブケース31に対して空転し、作動しない。変速機ケース20は、所定値又は歯数比に基づき、伝動軸14のトルクを変え、軸23を同期で作動させ、発電機22により電力を発生させ、電線24を介して外部に出力する。
The arrows in FIG. 4 represent
(第2実施形態)
図5及び図6を参照する。図5及び図6に示すように、軌道32の長手方向でサブケース31がメインケース30から離れて両者の間隔が開くと、接続バー26、伝動軸14及び長尺状杆16が引っ張られて真っすぐ伸びた状態となり、当該組のファン11が液面43の上空に吊下げられ、溝渠40の液体が図6の流動方向44で流動し続けても、水力発電装置10に電力は発生しない。
(Second embodiment)
Please refer to FIGS. As shown in FIGS. 5 and 6, when the sub-case 31 separates from the
第2実施形態では、サブケース31の往復運動をスムーズに行うことができるように、メインケース30には、長尺状杆16が揺動可能な細長い孔(図示せず)が形成されることが好ましい。
In the second embodiment, the
(第3実施形態)
図7を参照する。図7は、本発明の第3実施形態に係る水力発電装置の動作の説明図である。図7に示すように、本発明の第3実施形態に係る水力発電装置10は、第1実施形態と略同じであるが、発電機22から関節軸受18に至る部材(例えば、コネクタ21、変速機ケース20など)に1つのスイングアーム55が取り付けられる点が異なる。
(Third Embodiment)
Please refer to FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation of the hydraulic power generator according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, a
次に、スイングアーム55が1つの基礎53の上面(例えば基礎53の1つの凸部54)に枢着される。
Next, the
実際に使用するときは、基礎53を河原52に固定させる。スイングアーム55を1本の河流50に向かって揺動させると、短尺状杆161及び長尺状杆16を介して支え、伝動軸14及び当該組のファン11が河流50中に沈められる。図7の流動方向51により、当該組のファン11が伝動軸14と一緒に回転され、変速機ケース20によりトルクを発電機22に伝達し電力を発生させてもよい。
When actually used, the
当該分野の技術を熟知する者が理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。 While the preferred embodiments of the invention have been disclosed above, as can be appreciated by those skilled in the art, they are not intended to limit the invention in any way. Various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the claims of the present invention should be interpreted broadly to include such changes and modifications.
10 水力発電装置
11 ファン
12 結合部
13 羽根
14 伝動軸
15 ユニバーサルジョイント
16 長尺状杆
17 ユニバーサルジョイント
18 関節軸受
20 変速機ケース
21 コネクタ
22 発電機
23 軸
24 電線
25 ユニバーサルジョイント
26 接続バー
27 ウキ
30 メインケース
31 サブケース
32 軌道
40 溝渠
41 壁
42 頂面
43 液面
44 流動方向
50 河流
51 流動方向
52 河原
53 基礎
54 凸部
55 スイングアーム
161 短尺状杆
10
Claims (10)
前記ファンは、水力により回転駆動され、
前記変速機ケースは、前記ファンの回転数を変化させ、
前記発電機の1本の軸が前記変速機ケースに接続され、
前記発電機は、前記ファンの回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換させて外部に出力することを特徴とする、水力発電装置。 A hydraulic power plant comprising one set of fans, one transmission case, and one generator,
The fan is rotationally driven by hydraulic power,
The transmission case changes the rotation speed of the fan,
one shaft of the generator is connected to the transmission case;
The hydroelectric power generator, wherein the generator converts rotational kinetic energy of the fan into electrical energy and outputs the electrical energy to the outside.
前記伝動軸は、前記ファンと直列接続されて同じ方向に回転可能であり、
前記ユニバーサルジョイントは、前記伝動軸、1本の長尺状杆及び1本の短尺状杆をそれぞれ接続させ、前記長尺状杆及び前記短尺状杆を介して前記変速機ケースが前記伝動軸のトルクを受けることを特徴とする請求項1に記載の水力発電装置。 further comprising a transmission shaft and a set of universal joints;
the transmission shaft is connected in series with the fan and is rotatable in the same direction;
The universal joint connects the transmission shaft, one long rod and one short rod, respectively, and the transmission case is connected to the transmission shaft via the long rod and the short rod. 2. Hydroelectric power plant according to claim 1, characterized in that it receives a torque.
前記サブケースは、他のユニバーサルジョイント及び1本の接続バーを介して伝動軸に接続されることを特徴とする請求項7に記載の水力発電装置。 One sub-case capable of reciprocating with respect to the main case is attached to the pair of tracks,
8. The hydroelectric generator according to claim 7, wherein the sub-case is connected to the transmission shaft via another universal joint and one connection bar.
前記スイングアームは、基礎の上面に枢着されることを特徴とする請求項3~5の何れか1項に記載の水力発電装置。 One swing arm is attached to a member from the generator to the short rod,
6. The hydroelectric power plant according to claim 3, wherein the swing arm is pivotally attached to the upper surface of the foundation.
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