JP3238187U - Ocean current power generation experimental equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】海流発電の理解を助ける海流発電実験装置を提供する。【解決手段】海流発電実験装置30は、平行な向きに配置された二つの舟形の浮き体31と、これら浮き体の中間に配置された、突出する回転軸を有する発電器33と、その回転軸の向きが浮き体の向きと一致するように、発電器を浮き体のそれぞれに固定する発電器支持体32と、回転軸の先端に装着されるタービン37と、そのタービンの回転により発電する発電器の発電量を検出する検出器と、二つの浮き体を下から支える浮き体支え部材41とを備える。前記発電器は、回転軸に装着したタービンが、浮き体の底よりも低い位置に在るように、発電器支持体で浮き体に固定されており、前記浮き体支え部材は、浮き体の底よりも下方にタービンの回転を許容する空間が形成されるように前記浮き体を支持している。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ocean current power generation experimental device which helps understanding of ocean current power generation. SOLUTION: A marine current power generation experimental device 30 has two boat-shaped floating bodies 31 arranged in parallel directions, a generator 33 having a protruding rotation axis arranged in the middle of these floating bodies, and their rotation. A generator support 32 that fixes a generator to each of the floats so that the orientation of the shaft matches the orientation of the float, a turbine 37 mounted on the tip of the rotating shaft, and rotation of the turbine generates electricity. A detector for detecting the amount of power generated by the generator and a floating body support member 41 for supporting the two floating bodies from below are provided. In the generator, the turbine mounted on the rotating shaft is fixed to the float by a generator support so that the turbine is located at a position lower than the bottom of the float, and the float support member is of the float. The floating body is supported so as to form a space below the bottom that allows the turbine to rotate. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本考案は、海流発電について学習する児童・生徒の理解を助けるため、初等中等教育用教材として使用する実験装置に関する。 The present invention relates to an experimental device used as a teaching material for primary and secondary education in order to help children / students who learn about marine current power generation understand.
資源が乏しく、エネルギー自給率の低い我が国では、「3E+S」、即ち、安全性(Safety)を大前提としつつ、自給率(Energy Security),経済効率性(Economic Efficiency),及び環境適合(Environment)を同時に達成するような多層的なエネルギー供給構造を実現することが求められている。 In Japan, where resources are scarce and the energy self-sufficiency rate is low, "3E + S", that is, safety (Safety) is a major premise, but energy security (Energy Security), economic efficiency (Economic Efficiency), and environmental compatibility (Environment). It is required to realize a multi-layered energy supply structure that simultaneously achieves the above.
我が国の学校教育では、再生可能エネルギーに関する実践的研究として,太陽光発電,風力発電,水力発電に関しては多方面で進められており,マスコミやメディアに取り上げられることも多く,一定の教育効果を上げている。
しかし,その他の再生可能エネルギーに関しては,適切な教育研究が殆ど実施されていないのが現状である。
In Japan's school education, as practical research on renewable energy, solar power generation, wind power generation, and hydroelectric power generation are being promoted in various fields, and they are often taken up by the media and the media, and have a certain educational effect. ing.
However, with regard to other renewable energies, the current situation is that appropriate education and research have not been carried out.
再生可能エネルギーの一つである海流発電は、海流によりタービンを回して電力を発生させる方式であり、例えば、下記特許文献1には、図6に示す状態で海中に設置される海流発電装置が開示されている。
この海流発電装置1は、海流により回転するタービン7と、このタービン7を回転可能に支持するポッド(流線型の格納器)5と、タービン7の回転で発電する、ポッド内に配置された発電機9と、を備えており、この海流発電装置1が、海底中継器を兼ねるシンカー(錘)25に係留索27で繋がれている。発電機9で発電された電力は、係留索27に沿って配置された送電ケーブで海底中継器を兼ねるシンカー25に送られ、シンカー25から陸上に送電される。
Ocean current power generation, which is one of the renewable energies, is a method of generating electric power by rotating a turbine by ocean current. For example, in
The marine current
海流発電は、安定した海流によってタービンを回し、電力を発生させるため,温室効果ガスの二酸化炭素を発生せず,燃料の枯渇,高騰などの心配が少ない。また,太陽光発電や風力発電と異なり,流速の予測が可能であるため天候,季節,昼夜によらず安定した発電量を得ることができる。また、水の密度は、風の密度よりも約1000倍大きいため,流れが遅くても大きな電力を取り出すことができる。 In ocean current power generation, the turbine is rotated by a stable ocean current to generate electric power, so carbon dioxide, which is a greenhouse gas, is not generated, and there is little concern about fuel depletion and soaring prices. Also, unlike solar power generation and wind power generation, the flow velocity can be predicted, so stable power generation can be obtained regardless of the weather, season, day and night. Moreover, since the density of water is about 1000 times higher than the density of wind, a large amount of electric power can be taken out even if the flow is slow.
日本は,世界第6位の排他的経済水域(国土面積の約12倍)を持つ海洋国家であり,日本の近海には大規模な海流(黒潮)が存在し,そのエネルギー資源の潜在力は極めて膨大である。
こうしたことから、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)では,海流発電システムの長期実証事業を2019年秋から進めており,海流発電の実用化の機運が高まって来ている。
教育現場でも、中学校技術・家庭科(技術分野)の教科書に2021年度から海流発電に関する記載が新たに加えられており、児童・生徒に海洋発電への関心を高める取り組みが進められている。
Japan is a maritime nation with the world's 6th largest exclusive economic zone (about 12 times the land area), and there is a large ocean current (Kuroshio) in the sea near Japan, and its energy resource potential is It is extremely huge.
For these reasons, the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) has been conducting a long-term demonstration project for ocean current power generation systems since autumn 2019, and the momentum for commercialization of ocean current power generation is increasing.
Even in the field of education, a new description about marine current power generation has been added to the textbooks of junior high school technology and home economics (technical field) from 2021, and efforts are being made to raise the interest of children and students in marine power generation.
日本の将来を担う児童・生徒が、再生可能エネルギーに関心を持つことは極めて重要であり、中でも、我が国のエネルギー事情を展望するとき、エネルギー潜在力の大きい海流を活用した発電に対して児童・生徒の関心を向け、その理解を深めるように教育することは、資源の乏しい我が国にとって特に必要であると思われる。 It is extremely important for children and students who will bear the future of Japan to be interested in renewable energy. Above all, when looking at the energy situation in Japan, children and students will be asked to generate electricity using ocean currents with great energy potential. It seems that it is especially necessary for Japan, which has scarce resources, to educate students to pay attention and deepen their understanding.
本考案は、こうした事情を考慮して創案したものであり、海流発電の理解を助けるために教育現場で使用できる海流発電実験装置を提供することを目的としている。 The present invention was created in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an ocean current power generation experimental device that can be used in an educational field to help understanding of ocean current power generation.
(1)本発明の海流発電実験装置は、平行な向きに配置された二つの舟形形状の浮き体と、これら浮き体の中間に配置された、突出する回転軸を有する発電器と、その回転軸の向きが浮き体の向きと一致するように、発電器を浮き体のそれぞれに固定する発電器支持体と、回転軸の先端に装着されるタービンと、そのタービンの回転により発電する発電器の発電量を検出する検出器と、二つの浮き体を下から支える浮き体支え部材と、を備えている。そして、前記発電器支持体は、発電器の回転軸に装着したタービンが、浮き体の底よりも低い位置で回転するように、発電器を浮き体に固定しており、前記浮き体支え部材は、浮き体の底よりも下方にタービンの回転を許容する空間が形成されるように前記浮き体を支持している。 (1) The ocean current power generation experimental device of the present invention has two boat-shaped floats arranged in parallel directions, a generator having a protruding rotation axis arranged in the middle of these floats, and its rotation. A generator support that fixes the generator to each of the floats so that the orientation of the shaft matches the orientation of the float, a turbine mounted on the tip of the rotating shaft, and a generator that generates electricity by the rotation of the turbine. It is equipped with a detector that detects the amount of power generated by the turbine and a floating body support member that supports the two floating bodies from below. The generator support fixes the generator to the float so that the turbine mounted on the rotating shaft of the generator rotates at a position lower than the bottom of the float, and the float support member. Supports the float so that a space is formed below the bottom of the float to allow rotation of the turbine.
(2)(1)の海流発電実験装置において、前記検出器は、発電器の発電量のデータを取得して、海流発電実験装置の外部に無線送信する無線モジュールから成る。無線送信されたデータは、海流発電実験装置の外の受信装置で受信されて表示装置に表示される。 (2) In the marine current power generation experimental device of (1), the detector comprises a wireless module that acquires data on the amount of power generated by the generator and wirelessly transmits it to the outside of the marine current power generation experimental device. The wirelessly transmitted data is received by a receiving device outside the ocean current power generation experimental device and displayed on the display device.
本考案の海流発電実験装置は、教育の現場で海流発電の原理を分かり易く示すことができ、また、水流の速さやタービンの形状などと発電量との関係等について、実験に参加した児童・生徒に考えさせることができる。 The ocean current power generation experimental device of the present invention can show the principle of ocean current power generation in an easy-to-understand manner in the field of education, and the children who participated in the experiment on the relationship between the speed of water flow, the shape of the turbine, and the amount of power generation. Can make students think.
図1は、本考案の海流発電実験装置30を示している。また、図3は、この海流発電実験装置30を用いて行う実験の様子を示しており、水路を形成した水槽50内に海流発電実験装置30を配置して実験が行われる。
FIG. 1 shows the ocean current power generation
この海流発電実験装置30は、図1に示すように、発砲プラスチックで成形された一対の舟形形状の浮き体31、31と、浮き体31、31の間隔を固定する浮き体固定具34,35,36と、浮き体31,31の中間で浮き体31,31と同じ方向を向く発電器33と、発電器33を浮き体31,31に固定する発電器支持体32,32と、発電器33の先端の回転軸に装着されたタービン37と、タービン37の回転で発電する発電器33の発電量を示すデータが出力されるケーブル38と、そのデータを無線送信する無線モジュール39と、無線モジュール39を支える基板40と、浮き体31,31を下支えする浮き体支え部材41とを備えている。この浮き体支え部材41は、浮き体31,31を下支えする板42,42と、板42,42の下端が固定される固定板43とで構成されている。
As shown in FIG. 1, the ocean current power generation
タービン37を備える発電器33は、図2に示すように、浮き体31の底よりも低い位置でタービンが回転するように、発電器支持体32で浮き体31に固定されている。
また、浮き体支え部材41は、浮き体31の底の下方にタービン37の回転を許容する空間が形成されるように浮き体31を支持している。
As shown in FIG. 2, the
Further, the floating
なお、図1では、浮き体固定具35に固定した基板40上に無線モジュール39を配置しているが、無線モジュール39の設置位置は、それに限定されない。無線モジュール39をどちらかの浮き体31の上に配置しても良い。
In FIG. 1, the
図3では、この海流発電実験装置30の浮き体支え部材41を構成する固定板43を、水槽50内の水路の底面に配置している。図4は、このときの水路の水の深さを示している。
In FIG. 3, the
実験では、櫂状の板51や水流ポンプを使って水路に沿う水の流れを形成する。
この水流によりタービン37が回転すると、発電器33が発電し、発電量を表す電圧値のデータが無線モジュール39に入力する。
なお、この実施例では、無線モジュール39としてモノワイヤレス株式会社製のトワイライトディップ(TWELITE DIP)を使用している。
無線モジュール39は、入力データを読み取り、無線でデータを送信する。
In the experiment, a paddle-
When the
In this embodiment, a TWELITE DIP manufactured by Mono Wireless Co., Ltd. is used as the
The
一方、水槽50の外には、無線モジュール61をUSB接続したパソコン60が配置されている。
なお、この実施例では、無線モジュール61としてモノワイヤレス株式会社製のモノスティック(MONOSTICK)を使用している。
無線モジュール61は、無線モジュール39から送信された無線データを受信してパソコン60に送り、パソコン60の画面に発電器33の発電量を示すデータが表示される。
On the other hand, outside the
In this embodiment, a monostick (MONOSTICK) manufactured by Mono Wireless Co., Ltd. is used as the
The
実験に参加する児童・生徒は、パソコン60に表示されたデータを見て、水流から電力が発生することを実感することができる。
また、この海流発電実験装置30を用いて、水路の流速を変えたときに、発電器33の発電量がどのように変化するかを調べることができる。
Children / students participating in the experiment can see the data displayed on the
Further, by using this ocean current power generation
また、図5に示すように、形状の異なる複数のタービン37を用意して、発電器33の回転軸に順次装着し、タービンの形状が発電量にどのように影響するかを児童・生徒に確かめさせることができる。
なお、図5に示すタービンの中では、3枚羽根のタービンを発電器33に装着したとき、最も発電量が多かった。
Further, as shown in FIG. 5, a plurality of
Among the turbines shown in FIG. 5, when the three-bladed turbine was mounted on the
また、水槽50に貯める水の量を調整してタービンの水深距離を変え、タービンの水深と発電器33の発電量との関係を児童・生徒に調べさせることができる。
Further, the amount of water stored in the
また、水槽50内に設置する浮き体支え部材41の設置角度を変えて、海流発電実験装置30に対する水流の角度を変え、この角度が発電量にどのように影響するかを確かめさせることができる。
Further, it is possible to change the installation angle of the floating
このように、本考案の海流発電実験装置は、児童・生徒に海流発電の原理を分かり易く示すことが可能であり、また、海流発電の実験を通じて、事象について多方面から探求する科学的なアプローチの必要性を理解させることができる。 In this way, the ocean current power generation experimental device of the present invention can show children and students the principle of ocean current power generation in an easy-to-understand manner, and is a scientific approach to explore events from various angles through experiments on ocean current power generation. Can help you understand the need for.
この実施例では、浮き体31,31を発泡プラスチックで成形しているが、水に浮く素材であれば、他の素材を用いることもできる。
また、タービンは樹脂で成形しているが、金属などで成形しても良い。
また、実施例では、無線モジュールを使って発電量のデータを送信しているが、電線を通じて伝送することも可能である。
In this embodiment, the
Although the turbine is molded of resin, it may be molded of metal or the like.
Further, in the embodiment, the data of the amount of power generation is transmitted by using the wireless module, but it is also possible to transmit the data through the electric wire.
本考案の海流発電実験装置は、児童・生徒に海流発電を理解させる教材として、教育現場や展示館等で広く利用することができる。 The ocean current power generation experimental device of the present invention can be widely used in educational sites, exhibition halls, etc. as teaching materials for children and students to understand ocean current power generation.
5 ポッド、
7 タービン、
9 発電機、
25 シンカー、
27 係留索、
30 海流発電実験装置、
31 浮き体、
32 発電器支持体、
33 発電器、
34 浮き体固定具、
35 浮き体固定具、
36 浮き体固定具、
37 タービン、
38 ケーブル、
39 無線モジュール、
40 基板、
41 浮き体支え部材、
42 板、
43 固定板、
50 水槽、
51 櫂状の板、
60 パソコン、
61 無線モジュール、
5 pods,
7 turbine,
9 generator,
25 sinkers,
27 Mooring line,
30 Ocean Current Power Generation Experimental Equipment,
31 Floating body,
32 Generator support,
33 generator,
34 Floating Fixture,
35 Floating Fixture,
36 Floating Fixture,
37 turbine,
38 cable,
39 wireless module,
40 board,
41 Floating body support member,
42 boards,
43 fixing plate,
50 aquarium,
51 櫂 -shaped board,
60 personal computer,
61 wireless module,
Claims (2)
前記浮き体の中間に配置された、突出する回転軸を有する発電器と、
前記回転軸の向きが前記浮き体の向きに一致するように、前記発電器を前記浮き体のそれぞれに固定する発電器支持体と、
前記回転軸の先端に装着されるタービンと、
前記タービンの回転で発電する前記発電器の発電量を検出する検出器と、
前記浮き体のそれぞれを下から支える浮き体支え部材と、
を備え、
前記発電器は、前記回転軸に装着した前記タービンが、前記浮き体の底よりも低い位置で回転するように、前記発電器支持体で前記浮き体に固定されており、
前記浮き体支え部材は、前記浮き体の底よりも下方に前記タービンの回転を許容する空間が形成されるように前記浮き体を支持している、
海流発電実験装置。 Two boat-shaped floats arranged in parallel,
A generator with a protruding axis of rotation, located in the middle of the float,
A generator support that fixes the generator to each of the floats so that the orientation of the rotation axis coincides with the orientation of the float.
The turbine mounted on the tip of the rotating shaft and
A detector that detects the amount of power generated by the generator that generates electricity by the rotation of the turbine, and
A floating body support member that supports each of the floating bodies from below,
Equipped with
The generator is fixed to the float by the generator support so that the turbine mounted on the rotating shaft rotates at a position lower than the bottom of the float.
The floating body support member supports the floating body so that a space that allows rotation of the turbine is formed below the bottom of the floating body.
Ocean current power generation experimental equipment.
前記検出器は、前記発電器の発電量のデータを取得して、該海流発電実験装置の外部に無線送信する無線モジュールから成り、前記無線モジュールから無線送信されたデータが、前記海流発電実験装置の外部の受信装置で受信されて表示装置に表示される、海流発電実験装置。
The ocean current power generation experimental device according to claim 1.
The detector is composed of a wireless module that acquires data on the amount of power generated by the generator and wirelessly transmits the data to the outside of the ocean current power generation experimental device, and the data wirelessly transmitted from the wireless module is the ocean current power generation experimental apparatus. A marine current power generation experimental device that is received by an external receiver and displayed on the display.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022001500U JP3238187U (en) | 2022-05-10 | 2022-05-10 | Ocean current power generation experimental equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022001500U JP3238187U (en) | 2022-05-10 | 2022-05-10 | Ocean current power generation experimental equipment |
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