JP3164170U - 滑車式水力発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】滑車の交互の上下運動を利用して発電機を運転させる小型の水力による発電装置を提供する。【解決手段】水桶１の底部と縦長水槽の底部を連結する水管を通り水の移動を生じ、縦長水槽に内包する内部水槽１及び内部水槽２の上下動を起こし、この上下動をそれぞれの連動滑車を通して伝動させ、また、この上下動の伝動によって、上下に配置した２個の小輪滑車をチェーンで連結した設備を並列して２組設置し、かつ、チェーンの一方に設置した水桶２の上下動を起こし、また、水桶２の上昇に伴って、縦横水槽から汲み上げた水を上段の横長水槽に開け、かつ、横長水槽の底から水を受けると、水槽１の下降に伴って、下段の縦長水槽を経て縦横水槽に水の移動を起こし、また、縦長水槽に内包する内部水槽２の上下動を小輪滑車の回転を通して伝動することによって、横列に配置しかつチェーンで連結した中輪の前輪と小輪及び中輪の二重の後輪の回転に変換し、発電機を作動させる。【選択図】図１

Description

この考案は、水槽及び滑車の配置によって滑車の交互の上下運動を起こし、また、この運動を利用して発電機を運転させる、小型の水力による発電装置に関するものである。

水力発電は、河川の水流あるいはダムの落流等、水の落差から生ずる水力を利用して、水車を回転し、水車と直結した発電機の運転によって、電気を起こすものである。これは、水の位置エネルギーを利用するものであって、水量と落差によって効果があがる。

水力発電は、太陽光発電や風力発電とともに、自然エネルギーを利用する発電方式である。これは、火力発電や原子力発電と比べて、二酸化炭素を殆ど排出しないし、また、放射能の危険もないので、地球環境に優しいエネルギーの利用である。

ところが、水力発電は、山河等の自然を改変してダムや堰を建造するので、大規模な設備となり、これに伴って、森林・河川等の自然破壊を招き、かつ、莫大な費用を費やし、国家財政の負担にもなっている。

また、水力発電は、山河等の自然を相手にするので、地震・落雷・台風等の自然災害はもちろん、通常の風雨等の自然条件の影響を受けて、発電機の稼動率、従って、電気の出力の低下を招くこともある。

そこで、水力発電は、本来、水力という自然エネルギーを利用し、従って、環境性に優れた発電方式であるから、水力発電を基礎として、いくつかの課題を解決すると、今後の展望が開かれることになる。

この考案が解決しようする問題点は、次の通りである。

先ず、地球環境に優しいエネルギーの利用であることを必要とする。水力発電は、火力発電及び原子力発電と比べて、二酸化炭素・放射能等の環境汚染をもたらさないので、これに適合するものである。

次に、発電所の建設のために、森林・河川等の自然破壊を起こしたり、また、莫大な費用をかけないことを必要とする。水力発電は、自然エネルギーを利用するが、一般に、ダムや堰を建造するので、自然破壊を起こし、また、莫大な費用をかけるものである。

最後に、エネルギーの継続的な供給体制を確立する必要がある。水力発電は、自然条件による影響を受けるので、発電機の稼働率、従って、電気の出力の低下を招来する。そこで、建造物内でも稼動する装置であればよいので、小型の発電機が適当である。

この考案が解決する手段は、次の通りである。

先ず、上下に配置した２個の大輪滑車（７）を鋼線（１２）で連結しかつ並列して２組設置し、また、一方の鋼線（１２）に水桶１（８）及び補助桶（９）を付設し、かつ、他方の鋼線（１２）に２枚の鉄板（１４、１７）を上下に張り鎖（１５）を垂らした錘１（１３）を設置し、これらの滑車（７）の回転を通して、水桶１（８）と錘１（１３）を交互に上下動させる設備である。

次に、この上下動に伴って、水桶１（８）の底部と縦長水槽（２２）の底部を接続する水管（２３）を通って水の移動を生じ、縦長水槽（２２）に内蔵する内部水槽１（２４）及び内部水槽２（２５）の上下動を起こし、この上下動をそれぞれの連動滑車（２７、２９）を通して伝動させる設備である。

更に、この上下動の伝動によって、上下に配置した２個の小輪滑車２（３０）をチェーン（３１）で連結しかつ並列して２組設置し、かつ、チェーン（３１）の一方に設置した水桶２（３２）の上下動を起こす設備である。

また、水桶２（３２）の上昇に伴って、縦横水槽（３３）から汲み上げた水を上段の横長水槽１（３４）に開け、かつ、横長水槽１（３４）の底から水桶１（８）に水を受けると、水桶１（８）の下降に伴って、下段の横長水槽２（３５）を経て縦横水槽（３３）に水の移動を生ずる装置である。

最後に、縦長水槽（２２）に内包する内部水槽２（２５）の上下動を小輪滑車１（２８）の回転を通して伝動することによって、横列に配置しかつチェーン（３１）で連結した前輪（３７）と小輪及び中輪の二重の後輪滑車（３８）の回転に変換して、発電機（３）を運転する装置である。

この考案の効果は、次の通りである。

先ず、この発電装置は、滑車及び水槽の均衡のとれた配置による水の落差から水力によるエネルギーを創出するので、火力発電や原子力発電とは異なり、環境汚染を招来しない、従って、地球環境に優しいエネルギーの利用となる。

次に、この発電装置は、ダム・河川等による一般の水力発電とは異なり、森林・河川等の自然破壊をもたらさないし、また、莫大な費用を費やすこともない。

更に、この発電装置は、小型の装置でしかも簡単な装置であるので、どのような場所にも設置できるし、また、天候によって左右されることはない。

最良の実施例

この考案の最良の実施例は、次の通りである。

先ず、滑車及び水槽の均衡を有する配置に基づいて、滑車の上下動を交互に連続して起こす動力機（１）であり、発動部（４）・連動部（５）・駆動部（６）という設備に区分できる。

発動部（４）は、上下の滑車（７）を鋼線（１２）で接続し、また、一方の鋼線（１２）に水桶１（８）を取付け、かつ、他方の鋼線（１２）に錘１（１３）を取付け、滑車（７）の回転によって、水桶１（８）と錘１（１３）を交互に上下動させるための設備である。

連動部（５）は、発動部（４）の水桶１（８）の上下動に連動して、縦長水槽（２２）に内包する内部水槽（２４、２５）の上下動を起こし、また、この上下動を駆動部（６）及び変換機（２）の滑車に伝動させるための設備である。

駆動部（６）は、連動滑車１（２７）及び上下の滑車（３０）を接続する鋼線（１２）に取り付けた水桶２（３２）の上下動に伴って、縦横水槽（３３）から上段の横長水槽１（３４）に、また、発動部（４）の水桶１（８）によって、下段の横長水槽２（３５）に水を移動させる設備である。

次に、連動部（５）から連動滑車２（２９）の回転を通して上下動を伝道し、横列に配置した２個の滑車（３７、３８）の回転に変換し、発電機（３）を運転させるための変換機（２）である。

この考案の実施例は、次の通りである。

第一に、この考案は、滑車及び水槽の均衡ある配置に基づいて、滑車を交互に上下動させ、また、この上下動を横の回転運動に変換し、これによって発電機（３）を作動させるための、小型の水力発電装置である。そうすると、動力機（１）と変換機（２）からなる。

一つは、動力機（１）であり、滑車及び水槽の均衡ある配置に基づいて、滑車を交互に上下動させ続けるための装置をいい、発動部（４）・連動部（５）・駆動部（６）という三つ設備に区分できる。

発動部（４）とは、２個の大輪滑車（７）を上下に配置し、かつ、これらの大輪滑車（７）を鋼線（１２）で連結しかつ並列して２組設置し、また、２本の鋼線（１２）の一方に水桶１（８）を取付け、かつ、他方に錘１（１３）を取付け、滑車（７）の回転によって、水桶１（８）と錘１（１３）を交互に上下動させる設備をいう。

水桶１（８）は、横長の箱型をしたステンレス製の容器を本体とし、また、この側面に溝形鋼（１０）を張り、補助桶（９）を付設したものであり、いずれも、水を収容するものである。水桶１（８）の上下の可動範囲を定めるために、制御棒（１８）を下段の滑車（７）の両脇に設置する。

補助桶（９）の上部には、上段の横長水槽１（３４）の底部を突き上げて補助桶（９）に水を落とすために、押上棒１（１１）を設置し、また、その鉄製の底部には、開口部（４０）の縁をＯリング（４１）で囲み、磁石板（４２）で押え付け、フロート（４３）を重ね、かつ、この装置の横ずれを抑えるために、両側を止め棒（４４）で串刺しする。

錘１（１３）は、重量のある材質を平板状にした重石板（１４）を本体とし、これを横に吊り、かつ、その下に数本の鎖（１５）を垂らして、鉄板の受け板（１７）に接続し、また、この受け板（１７）の下にバネ（１６）を付け、基台（１９）を設置する。

錘１（１３）と水桶１（８）は、大輪滑車（７）を連結する鋼線（１２）の両側に取り付けて、これらを吊り下げる。錘１（１３）の重石板（１４）を水桶１（８）と同一の重量とし、また、鎖（１５）を水桶１（８）に収容する水と同一の重量として、両者の均衡を維持する。

連動部（５）とは、発動部（４）の水桶１（８）の上下動に連動して、縦長水槽（２２）に内包する内部水槽（２４、２５）の上下動を起こし、また、この上下動を駆動部（６）及び変換機（２）の滑車に伝動するための設備をいう。

縦長水槽（２２）は、縦長の箱型をした大型容器であり、水を満杯に収容し、かつ、発動部（４）の水桶１（８）の可動範囲内に設置し、また、ビニール等を素材とする水管（１９）を縦長水槽（２２）の底部と発動部（４）の水桶１（８）の底部に接続する。

縦長水槽（２２）と水桶１（８）においては、水桶１（８）の上下動に伴って、水位の変動、従って、水の移動を相互に生ずる。この水移動を補強するために、シーソー台（２０）を設置し、一方の板に水管（２３）を乗せ、他方の板に錘２（２１）を乗せる。

内部水槽（２４、２５）は、概ね正方形をしたプラスチック製の小型容器であり、空気の隙間を空けて水を収容し、かつ、縦長水槽（２２）の内部に２個配置し、また、縦長水槽（２２）の水位の変化に伴って、上下動をする。

内部水槽１（２４）は、大輪及び小輪の二重滑車（２６）の小輪に固定した鋼線（１２）をもって吊り上げ、また、縦長水槽（２２）の水位の変動に伴って上下動し、二重滑車（２６）を回転させるので、大輪の回転を通して、この上下動を駆動部（６）の連動滑車１（２７）に伝動する。

内部水槽２（２５）は、変換機（２）の滑車に接続する小輪滑車１（２８）に通した鋼線（１２）をもって吊り上げ、また、縦長水槽（２２）の水位の変動に伴って上下動し、小輪滑車１（２８）を回転させるので、この上下動を変換機（２）の連動滑車２（２９）に伝動する。

駆動部（６）とは、連動滑車１（２７）及び上下の小輪滑車２（３０）を連結するチェーン（３１）・鋼線（１２）に取り付けた水桶２（３２）の上下動に伴って、縦横水槽（３３）から上段の横長水槽１（３４）に、また、発動部（１）の水桶１（８）によって、下段の横長水槽２（３５）に水を移動させる設備をいう。

２個の小輪の滑車２（３０）を上下に配置し、かつ、これらをチェーン（３１）で連結した設備を並列して２組配置し、また、２本のチェーン（３１）の一方に水桶２（３２）を取付ける。２組の下部にある小輪滑車２（３０）は、縦横水槽（３３）の内部に配置する。

２本のチェーン（３１）には、それぞれ鋼線（１２）を取付けて一本の鋼線（１２）に纏めて、連動滑車１（２７）に接続する。したがって、これらの滑車は、連動部（５）の内部水槽１（２４）の上下動を伝動する連動滑車１（２７）の回転を通して上下動することになる。

水桶２（３２）は、横長の箱型をしたステンレス製の容器であり、水を収容し、また、内側の縁を深く、かつ、外側の縁を浅くした形状とし、上昇に伴って水こぼれを防止する。水桶２（３２）の上下動は、制御棒（１８）によって制約される。

水桶２（３２）の底部を鉄製とし、その底部の一部に開口部（４０）を開けて、かつ、その縁をＯリング（４１）で囲み、磁石板（４２）で押え、また、横ずれを抑えるために、両側を止め棒（４４）で串刺する。

縦横水槽（３３）は、縦横に長い箱型のステンレス製の水槽であり、水を収容する。水桶２（３２）は、下降して縦横水槽（３３）に入り、この水を汲み上げる。

横長水槽（３３）は、横長の箱型をしたステンレス製の容器であり、水を収容する。横長水槽１（３４）及び横長水槽２（３５）は、上段と下段に２個配置する。

上段の横長水槽１（３４）は、発動部（４）の上部滑車（７）の下方に、かつ、この滑車（７）に向けて横列に配置する。この鉄製の底部の一部を開口部（４０）とし、かつ、この縁にＯリング（４１）を配し磁石板（４２）で押え、また、横ずれを抑えるために、両側を止め棒（４４）で串刺しする。

下段の横長水槽２（３５）は、発動部（４）の下部滑車（７）の上方に、また、この滑車（７）に向けて横列に配置する。横長水槽２（３５）と縦横水槽（３３）の接する縁を低くして水を移動させ、また、横長水槽２（３５）の上部に押上棒（３６）を立てる。

もう一つは、変換機（２）であり、連動部（５）から連動滑車２（２９）の回転を通して上下動を伝動し、横列に配置した前輪（３７）及び後輪（３８）の滑車の回転に変換し、発電機（３）を運転させるための装置である。

中輪の前輪滑車（３７）と中輪及び小輪の二重の後輪滑車（３８）を横列に配置し、かつ、前輪滑車（３７）と後輪滑車（３８）の小輪滑車をチェーン（３１）で連結し、また、前輪滑車（３７）の中心にクランク（３９）を設置し、かつ、そのクランク（３９）の端を鋼線（１２）で連動滑車２（２９）と連結する。

連動部（５）の内部水槽２（２５）の上下動を連動滑車２（２９）の回転を通して、クラング（３９）の上下動を導き、前輪滑車（３７）を回転させ、また、これによって、後輪滑車（３８）の小輪、従って、大輪を回転させて、小型の発電機（３）を運転する。

第二に、この水力発電装置を実施するためには、動力機（１）の発動部（３）・連動部（５）・駆動部（６）を稼動し、滑車の上下動を持続し、また、変換機（２）において、この上下動を滑車の横の回転動に変換し、かつ、この回転動をもって、発電機（３）を運転することである。

先ず、発動部（４）の錘１（１３）に一定の重量をかけると、錘１（１３）は下降し鋼線（１２）を引き、滑車（７）を回転させるので、水桶１（８）は制御棒（１８）による可動範囲まで上昇し、また、これに伴って、水桶１（８）の本体に収容されている水は、次第に、底部から水管（２３）を通して、連動部（５）の縦長水槽（２２）に流出する。

縦長水槽（２２）に次第に水が流入するので、水位は上昇して行き、内部水槽１（２４）及び内部水槽２（２５）を押し上げる結果となり、また、これに伴って、これらを吊り上げる鋼線（１２）の張りが緩められ、二重滑車（２６）の小輪及び大輪が回転する。

二重滑車（２６）の回転によって、駆動部（６）の連動滑車１（２７）が回転し、鋼線（１２）の張りを緩めるので、水桶２（３２）は制御棒（１８）による可動範囲まで下降し、また、縦横水槽（３３）の水の中に入り、かつ、この水を水桶２（３２）に汲み入れる。

次に、水桶１（８）が制御棒（１８）による可動範囲まで上昇すると、水桶１（８）の補助桶（９）の上部に設置された押上棒（１１）が、上段の横長水槽１（３４）の底部に当たり、磁石板（４２）を突き上げ、また、横長水槽１（３４）の底部にある開口部（４０）から補助桶（９）に水が流出し、この水の重量によって、水桶１（８）は下降する。

水桶１（８）の下降に伴って、縦長水槽（２２）に収容されている水は水管（２３）を通り、次第に水桶１（８）に移動すると、縦長水槽（２２）の水位が下がり、内部水槽１（２４）を下降させる。内部水槽１（２４）の下降に伴って、鋼線（１２）を引き、二重滑車（２６）を回転させる。

二重滑車（２６）の回転を通して、駆動部（６）の連動滑車１（２７）が回転すると、水桶２（３２）を引き上げることになる。水桶２（３２）は上昇を続け上部滑車（３０）にまで辿り着き、滑車の回転に伴って、水桶２（３２）に収容された水を上段の横長水槽１（３４）に空ける。

更に、水桶１（８）の補助桶（９）の上部に設置された押上棒（１１）が、横長水槽１（３４）の底部の開口部（４０）に当たり、磁石板（４２）を突き上げると、上段の横長水槽１（３４）に収容された水は水桶１（８）の補助桶（９）に流出する。

水桶１（８）は、制御棒（１８）の範囲まで下降し、下段の横長水槽２（３５）の上部に設けられた押上棒（３６）が、水桶１（８）の補助桶（９）の底部の開口部（４０）に当たると、磁石板（４２）を押上げ、補助桶（９）から横長水槽２（３５）に水が移動する。この水は、下段の横長水槽２（３５）の低くなった縁から縦横水槽（３３）に移動する。

最後に、内部水槽２（２５）の上昇あるいは下降に伴って、小輪の滑車（２８）及び連動滑車２（２９）を回転させることになり、クランク（３９）を上下動させるので、横列に配置された中輪の前輪滑車（３７）及び後輪滑車（３８）を回転させる。これによって、上下動から横の回転に変換し、発電機（３）を運転させる。

本考案の装置の正面図である。 本考案の装置を機能からみた正面図である。 本考案の装置の発動部の斜視図である。 本考案の装置の連動部の斜視図である。 本考案の装置の駆動部の斜視図である。 本考案の装置の変換機の斜視図である。 本考案の装置の水桶１の補助桶及び水桶２と横長水槽１の断面図である。

１ 動力機
２ 変換機
３ 発電機
４ 発動部
５ 連動部
６ 駆動部
７ 大輪滑車
８ 水桶１
９ 補助桶
１０ 溝形鋼
１１ 押上棒１
１２ 鋼線
１３ 錘１
１４ 重石板
１５ 鎖
１６ バネ
１７ 受け板
１８ 制御棒
１９ 基台
２０ シーソー台
２１ 錘２
２２ 縦長水槽
２３ 水管
２４ 内部水槽１
２５ 内部水槽２
２６ 二重滑車
２７ 連動滑車１
２８ 小輪滑車１
２９ 連動滑車２
３０ 小輪滑車２
３１ チェーン
３２ 水桶２
３３ 縦横水槽
３４ 横長水槽１
３５ 横長水槽２
３６ 押上棒２
３７ 前輪
３８ 後輪
３９ クランク
４０ 開口部
４１ Ｏリング
４２ 磁石板
４３ フロート
４４ 止め棒
４５ 力の移動
４６ 水の移動

Claims (2)

1. 上下に配置した２個の大輪滑車を鋼線で連結し、かつ、一方の鋼線に水桶１及び補助桶と他方の鋼線に２枚の鉄板を上下に張り鎖を垂らした錘を設置し、これらの滑車の回転を通して、水桶１と錘を交互に上下動させ、また、この上下動に伴って、水桶１の底部と縦長水槽の底部を接続する水管を通り水の移動を生じ、縦長水槽に内包する内部水槽１及び内部水槽２の上下動を起こし、この上下動をそれぞれの連動滑車を通して伝動させ、また、この上下動の伝動によって、上下に配置した２個の小輪滑車をチェーンで連結した設備を並列して２組設置し、かつ、チェーンの一方に設置した水桶２の上下動を起こし、また、水桶２の上昇に伴って、縦横水槽から汲み上げた水を上段の横長水槽に開け、かつ、この横長水槽の底から水を受けた水槽１の下降に伴って、下段の横長水槽を経て縦横水槽に水の移動を起こし、また、縦長水槽に内包する内部水槽２の上下動を小輪滑車の回転を通して伝動し、横列に配置しかつチェーンで連結した前輪と二重の後輪の回転に変換することによって発電機を作動させる、小型の水力発電装置。
2. 水桶１及び錘の上下動、また、これに伴って、水桶１と縦長水槽との間に生ずる水位の変動、従って、水の移動を補強するために、一方の板に水管を載せ、また、他方の板に錘を載せる、シーソー台を特徴とする、請求項１の小型の水力発電装置。

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