JP4535753B2 - Power generation system - Google Patents
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Description
本発明は、発電システムの改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a power generation system.
この種発電システムとしては、たとえば、構築物たるダムなどの貯水施設と、ダムに設けた水路と、水路の途中に設けた発電機とを備えたものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 As this kind of power generation system, for example, a system including a water storage facility such as a dam as a structure, a water channel provided in the dam, and a generator provided in the middle of the water channel is known (for example, see Patent Document 1). ).
そして、この種発電システムにあっては、ダムに貯めておいた水をポンプで汲み上げ、水路中に放出し、水路中に設けた発電機の羽根車等を回転させて発電している。
しかし、上述従来の発電システムでは、水を蓄えておくダム等の大掛かりな設備が必要であり、その施設を構築するためには高額な費用が伴うこととなる。 However, the above-described conventional power generation system requires large-scale equipment such as a dam for storing water, and it is expensive to construct the facility.
そこで、本発明の目的とするところは、大掛かりな設備の必要のない発電システムを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a power generation system that does not require large-scale facilities.
上記した目的を達成するため、建築物の任意の位置に上水を導く配水管たる上水路と、排水を回収する配水管たる排水路と、上記建築物の外方と上記排水路とを連通すると共に当該排水路の接続位置より上方に向けて伸びる気路と、上記配水管の途中に設けた貯水槽とを有し、上記気路の途中、または上記気路の途中と上記上水路若しくは上記排水路の貯水槽の下流、または上記気路の途中と上記上水路及び上記排水路の貯水槽の下流に発電機を備え、上記発電機は、上水、排水若しくは気体の流路が設けられたケースと、コイルと、上記ケース内に回転自在に設けた軸と、この軸の外周に設けられた複数の羽根と、この羽根の外周に設けられた環状永久磁石とからなり、上記ケースが円筒状であって非磁性体で形成されて、その内周側に環状凹部が設けられ、その両端に上記上水路、上記排水路若しくは気路が接続されてなり、上記環状凹部が左右の側部と底部とで構成されて、下流側に位置する一方の側部に円周方向に沿って凹凸を備え、上記コイルが上記環状凹部の上記各側部に対向して上記ケースに内設されて対をなし上記環状凹部に沿って複数対設けられてなり、上記ケース内にボールベアリングを介して上記軸の両端側を回転自在に軸支する支持体が設けられ、この支持体が中間に上記ボールベアリングが嵌挿されるリングと、このリングの両端から延設される棒状体とで構成され、上下の上記棒状体の端部がそれぞれ上記ケース内周に結合されると共に上記流路全体を閉塞しないことを特徴とする。
この場合において、上記発電機の発電により充電される第1蓄電器と、第1蓄電器の電圧が一定以上となる場合に第1蓄電器に接続される第2蓄電器とを備えることが好ましい。
In order to achieve the above-mentioned purpose, the water channel as a distribution pipe for leading the water to an arbitrary position of the building, the drainage channel as a water pipe for collecting drainage, and the outside of the building and the drainage channel are communicated with each other. And an air passage extending upward from the connection position of the drainage channel, and a water storage tank provided in the middle of the water pipe, and in the middle of the airway or in the middle of the airway and the upper waterway or A generator is provided downstream of the drainage tank, or in the middle of the airway and downstream of the upper waterway and the drainage tank, and the generator is provided with water, drainage or gas flow paths. The case, a coil, a shaft rotatably provided in the case, a plurality of blades provided on the outer periphery of the shaft, and an annular permanent magnet provided on the outer periphery of the blade. Is formed of a non-magnetic material and has a ring on the inner circumference side. A concave portion is provided, and the upper water channel, the drainage channel or the air channel is connected to both ends thereof, and the annular concave portion is composed of left and right side portions and a bottom portion, and is provided on one side portion located on the downstream side. A plurality of pairs are provided along the annular recess. The coil is provided with projections and depressions along a circumferential direction, and the coil is provided in the case so as to be opposed to the side portions of the annular recess. A support body that rotatably supports both end sides of the shaft via ball bearings is provided in the inside, and the support body is provided with a ring in which the ball bearing is inserted and extended from both ends of the ring. It is comprised by a rod-shaped body, and the edge part of the said upper and lower said rod-shaped body is each couple | bonded with the said case inner periphery, and it does not obstruct | occlude the said whole flow path .
In this case, it is preferable to include a first battery that is charged by the power generation of the generator and a second battery that is connected to the first battery when the voltage of the first battery is equal to or higher than a certain level.
本発明によれば、ダム等の大規模施設を必要とせず、安価な設備で発電が可能である。 According to the present invention, large-scale facilities such as dams are not required, and power generation is possible with inexpensive facilities.
また、従来では、ポンプで電気エネルギ等を消費して水を上方まで送るだけであり、上方に送られた水が落下するときには、何等エネルギを取り出すことはなされておらず、エネルギが無駄に消費されていたが、本発電システムでは、従来無駄に消費されていた水等の位置エネルギを電気エネルギに変換して取り出すことができる。
また、貯水槽を備えることにより、安定した発電を行うことが可能となり、特に、気路に発電機を備えることにより、排水路内を排水が通過することによる圧力変動、即ち、排水が落下して気路内の圧力が減圧されることにより通過する気体の位置エネルギをも利用することが可能となる。
In addition, conventionally, the pump only consumes electric energy or the like to send water upward, and when the water sent upward falls, no energy is taken out and energy is consumed wastefully. However, in this power generation system, potential energy such as water that has been conventionally wasted can be converted into electric energy and extracted.
In addition, by providing a water storage tank, it is possible to perform stable power generation, and in particular, by providing a generator in the airway, pressure fluctuation due to drainage passing through the drainage channel, that is, drainage falls. Thus, the potential energy of the passing gas can be utilized by reducing the pressure in the air passage.
また、上記変換された電気エネルギを建築物で消費される電気エネルギの一部に充当すれば、省電力化が図れ、建築物の維持コストを低減することが可能となる。
また、羽根が流体を受けて回転するときに、羽根には軸方向の力が作用するが、下流側の側部に凹凸が設けられているため、この側部の凸となる部分と環状永久磁石との間に入り込む流体の圧力が高くなり、この圧力は環状永久磁石を羽根に作用する力に対向する方向に押圧することになり、羽根が軸方向の力により弾性変形させられても、環状永久磁石の下流側の側部への接触が防止され、羽根車の円滑な回転を保障することが可能となる。
また、発電機が環状凹部内に挿入されているため、流路内での流体の移動の妨げとならず、また、コイルが流路外に配置されるため、この点でも流体の移動を妨げることがない。
従って、エネルギを変換する際のエネルギ損失を軽減して効率のよい発電が可能となる。
また、請求項2に係る発明によれば、第一蓄電器に充電して、一定の電圧以上となる場合には第二蓄電器を充電するため、安定した電力供給を行うことが可能となる。
Moreover, if the converted electric energy is applied to a part of the electric energy consumed in the building, it is possible to save power and reduce the maintenance cost of the building.
Also, when rotated by the wing root fluid, since the wings, but the axial force acts, and irregularities are provided on the side of the downstream portion and an annular which is convex in the side The pressure of the fluid entering between the permanent magnets increases, and this pressure presses the annular permanent magnet in a direction opposite to the force acting on the blades, and even if the blades are elastically deformed by the axial force. The contact of the annular permanent magnet with the downstream side is prevented, and smooth rotation of the impeller can be ensured.
Further, since the generator is inserted into the annular recess, it does not hinder the movement of fluid in the flow path, and the coil is disposed outside the flow path, so that the movement of the fluid is also prevented in this respect. There is nothing.
Therefore, energy loss at the time of energy conversion can be reduced and efficient power generation becomes possible.
According to the second aspect of the present invention, when the first capacitor is charged and becomes equal to or higher than a certain voltage, the second capacitor is charged, so that stable power supply can be performed.
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、一実施の形態における発電システムの縦断面図である。図2は、一実施の形態における発電機の縦断面図である。図3は、発電機の環状凹部における側部の斜視図である。図4は、一実施の形態における発電機の羽根の正面図である。図5は、発電機の環状永久磁石の磁極配置を示した図である。図6は、発電機の環状永久磁石の他の磁極配置を示した図である。図7は、一実施の形態における他の発電機の概念図である。図8は、一実施の形態の発電システムにおける蓄電装置の回路図である。 The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a power generation system according to an embodiment. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the generator in one embodiment. FIG. 3 is a perspective view of a side portion of the annular recess of the generator. FIG. 4 is a front view of a blade of the generator in one embodiment. FIG. 5 is a diagram showing the magnetic pole arrangement of the annular permanent magnet of the generator. FIG. 6 is a diagram showing another magnetic pole arrangement of the annular permanent magnet of the generator. FIG. 7 is a conceptual diagram of another generator according to one embodiment. FIG. 8 is a circuit diagram of a power storage device in the power generation system according to the embodiment.
図1に示すように、一実施の形態における発電システムは、建築物A内に配在の水路と、水路の途中に設けた発電機Gとで構成されている。 As shown in FIG. 1, the electric power generation system in one Embodiment is comprised by the water channel distributed in the building A, and the generator G provided in the middle of the water channel.
以下、詳細に説明すると、建築物Aは、建築物Aの外部に埋設等されている上水道管Jに接続されるポンプPと、建築物本体A1と、建築物本体A1の屋上に設置された屋上貯水槽Rと、建築物本体A1の任意の位置に設置された貯水槽Sと、ポンプPと屋上貯水槽Rとを結び、かつ、建築物本体A1の任意の位置に上水を導く水路たる上水路L1と、排水を回収し、かつ、貯水槽Sおよび建築物本体A1の外部に埋設等されている下水管Eとを結ぶ水路たる排水路L2とで構成されている。なお、建築物Aの構造は、鉄骨造、鉄筋コンクリート造その他どのような構造でもよく、その用途も住居、オフィスビル、その他どのような用途に供せられるものでもよいが、発電の効率性からは中高層の建築物であることが好ましい。また、排水路L2には、気路L3が設けられ、この気路L3は、建築物本体A1の外方と排水路L2とを連通し、かつ、気路L3内に排水が逆流しないように、気路L3は排水路L2の接続位置より上方に向けて伸びるように設置されている。 Hereinafter, in detail, the building A is installed on the roof of the pump P, the building main body A1, and the building main body A1 connected to the water pipe J embedded in the outside of the building A, etc. A water channel that connects the roof water tank R, the water tank S installed at an arbitrary position of the building body A1, the pump P and the roof water tank R, and guides the water to an arbitrary position of the building body A1. The drainage channel L1 is a drainage channel L2 that is a water channel that collects drainage water and connects the water tank S and a sewer pipe E that is embedded outside the building body A1. The structure of the building A may be any structure such as a steel structure, reinforced concrete structure, etc., and its use may be used for residences, office buildings, and any other purposes. It is preferable that it is a medium-high-rise building. The drainage channel L2 is provided with an airway L3. The airway L3 communicates the outside of the building body A1 with the drainage channel L2, and prevents the drainage from flowing back into the airway L3. The air passage L3 is installed so as to extend upward from the connection position of the drainage passage L2.
そして、発電機Gは、上記した建築物Aの水路たる上水路L1、排水路L2および気路L3の任意の箇所に設けられている。また、本実施の形態においては、貯水槽Sを設けてあり、安定した発電を行えるように、幾つかの発電機Gは、貯水槽Sより下方の排水管L2の途中に設けられている。 And the generator G is provided in the arbitrary locations of the upper water channel L1, the drainage channel L2, and the air channel L3 which are the water channels of the building A mentioned above. Moreover, in this Embodiment, the water storage tank S is provided and some generators G are provided in the middle of the drain pipe L2 below the water storage tank S so that stable electric power generation can be performed.
なお、発電機Gは、上水路L1,排水路L2もしくは気路L3中に設けられ、水路たる上水路L1,排水路L2および気路L3中を流れる流体によって回転させられる羽根車と、羽根車に固着した永久磁石と、上記永久磁石に対向させて設けたコイルとを備えており、上記羽根車が流体の通過により回転して、永久磁石の磁力線がコイルを横切り、コイルに誘導起電力を生じさせて流体の運動エネルギを電気エネルギに変換することができるようになっている。上記したところによれは、羽根車を回転させるとしているが、その他流体が上水路L1,排水路L2もしくは気路L3を通過するときに、回転運動を呈するものであって、永久磁石をコイルに対して移動せしめられるものであれば良い。 The generator G is provided in the upper water channel L1, the drainage channel L2, or the air channel L3, and is rotated by the fluid flowing in the upper water channel L1, the drainage channel L2, and the air channel L3. A permanent magnet fixed to the coil, and a coil provided to face the permanent magnet. The impeller rotates by the passage of fluid, and the magnetic lines of force of the permanent magnet cross the coil to generate an induced electromotive force in the coil. As a result, the kinetic energy of the fluid can be converted into electrical energy. According to the above, the impeller is rotated, but when the other fluid passes through the water channel L1, the drainage channel L2, or the air channel L3, it exhibits rotational motion, and the permanent magnet is used as a coil. Anything that can be moved is acceptable.
そして、このように構成された発電システムにおいては、ポンプPが上水道管Jから水を屋上貯水槽Rへ汲み上げる際、上水路L1の途中に設けた発電機Gは、上水路L1を通過する水によって、上述のように、発電することができ、また、排水路L2の途中に設けられた発電機Gは排水路L2を通過する排水によって発電することができる。 And in the electric power generation system comprised in this way, when the pump P pumps water from the water supply pipe J to the roof water storage tank R, the generator G provided in the middle of the upper water channel L1 is the water which passes the upper water channel L1. Thus, as described above, power can be generated, and the generator G provided in the middle of the drainage channel L2 can generate power by drainage passing through the drainage channel L2.
そして、貯水槽Sにあっては、排水を任意の量を貯めこむことができ、ある程度の量を貯水した後に、発電機Gに最適な流速と流量で排水する。すると、貯水槽Sより下方に設置された発電機Gは、貯水槽Sから排出される排水の通過により発電することが可能となるから、安定的に発電することができることとなる。 In the water storage tank S, an arbitrary amount of drainage can be stored. After a certain amount of water is stored, the water is drained at an optimum flow rate and flow rate for the generator G. Then, since the generator G installed below the water storage tank S can generate electric power through passage of drainage discharged from the water storage tank S, power generation can be stably performed.
すなわち、建築物Aの用途、すなわち、オフィスビル、住宅等の用途や時間帯により排水量が変化し、上記排水量は、必ずしも発電機Gにとって最適とならない場合もあり、効率の良い発電を行えない場合があるが、上述のように、建築物Aに貯水槽Sを設けることにより、上記不具合を防止することが可能である。 That is, the amount of drainage varies depending on the use of the building A, that is, the use of office buildings, houses, etc. and the time zone, and the amount of drainage may not always be optimal for the generator G, and efficient power generation cannot be performed. However, as described above, providing the water storage tank S in the building A can prevent the above-described problem.
なお、この貯水槽Sについては、地震時に建築物の振動の方向と反対方向に移動させて建築物の振動を抑制する制振装置としても使用可能である。 In addition, about this water tank S, it can be used also as a damping device which moves to the direction opposite to the vibration direction of a building at the time of an earthquake, and suppresses the vibration of a building.
さらに、気路L3建築物本体A1と排水路L2とを接続されており、排水路L2内を排水が通過することによる圧力変動によって、すなわち、排水が落下して気路L3内の圧力は減圧されるので、上記減圧作用は、気路L3内に建築物本体A1の外方から気体を吸引するように作用する。したがって、気路L3の途中に設けられた発電機Gは、排水時に気路L3内を気体が通過するので、これにより発電することができる。 Further, the airway L3 building body A1 and the drainage channel L2 are connected, and the pressure in the airway L3 is reduced by the pressure fluctuation caused by the drainage passing through the drainage channel L2, that is, the drainage falls. Therefore, the said pressure reduction effect | action acts so that gas may be attracted | sucked from the exterior of building main body A1 in the airway L3. Therefore, the generator G provided in the middle of the air passage L3 can generate electric power because the gas passes through the air passage L3 during drainage.
したがって、本発電システムによれば、ダム等の大規模施設を必要とせず、安価な設備で発電が可能である。 Therefore, according to this power generation system, it is possible to generate power with inexpensive equipment without requiring a large-scale facility such as a dam.
また、従来では、ポンプPで電気エネルギ等を消費して水を上方まで送るだけであり、上方に送られた水が落下するときには、何等エネルギを取り出すことはなされておらず、エネルギが無駄に消費されていたが、本発電システムでは、従来無駄に消費されていた水等の位置エネルギを電気エネルギに変換して取り出すことができる。 In addition, conventionally, the pump P only consumes electric energy or the like to send water upward, and when the water sent upward falls, no energy is taken out and energy is wasted. Although consumed, in this power generation system, potential energy, such as water, that has been wasted in the past can be converted into electrical energy and extracted.
また、上記変換された電気エネルギを建築物Aで消費される電気エネルギの一部に充当すれば、省電力化が図れ、建築物Aの維持コストを低減することが可能となる。 Further, if the converted electric energy is applied to a part of the electric energy consumed by the building A, power saving can be achieved and the maintenance cost of the building A can be reduced.
さらに、上述したところによれば、単一の建築物Aに適用しているが、多数の建築物に本発電システムを適用することも可能であり、その場合には、上水、排水量も多くなり、発電量を多くすることもできる。 Furthermore, according to the above, although it applies to the single building A, it is also possible to apply this power generation system to many buildings, and in that case, the amount of drinking water and the amount of drainage is large. Therefore, the amount of power generation can be increased.
なお、上記したところでは、ポンプPと屋上貯水槽Rとの間に発電機Gを設けているが、水を建築物Aの屋上まで送るときに発電させると、水を屋上に送る際のポンプPの消費エネルギが大きくなるので、あまり好ましくはない。 In addition, in the place mentioned above, although the generator G is provided between the pump P and the rooftop water tank R, if it is made to generate electricity when sending water to the rooftop of the building A, the pump at the time of sending water to the rooftop Since the energy consumption of P becomes large, it is not preferable.
また、上水路L1は、ともかくとして排水路L2には、排水だけでなく、固体も一緒に流れてくる場合があるから、排水路L2に設けた貯水槽Sに濾過装置を設けておくか、排水路L2自体に濾過装置を設けておくとよい。 In addition, since the upper water channel L1 may flow not only into the drainage channel L2 but also solids in the drainage channel L2, anyway, a filtration device is provided in the water storage tank S provided in the drainage channel L2. A filtration device may be provided in the drainage channel L2 itself.
ちなみに、排水路L2は、上水路L1を経由した水を排水するためのものだけではなく、たとえば、雨水を回収して排水するために使用される水路であってもよい。 Incidentally, the drainage channel L2 is not limited to draining the water via the upper water channel L1, but may be a channel used to collect and drain rainwater, for example.
つづいて、具体的な発電機Gについて説明する。一実施の形態における発電機Gは、図2に示すように、気体もしくは上水もしくは排水の流路Mが設けられたケース1と、コイル2と、ケース1内に回転自在に設けた軸3と、軸3の外周に設けられた複数の羽根4と、当該羽根4の外周に設けられた環状永久磁石5とで構成されている。
Next, a specific generator G will be described. As shown in FIG. 2, the generator G in one embodiment includes a
以下、詳細に説明すると、ケース1は、円筒状であって非磁性体で形成されており、その内周側には環状凹部1aが設けられている。そして、ケース1の両端は、上述の上水路L1、排水路L2もしくは気路L3に接続されている。なお、上水路L1、排水路L2もしくは気路L3を形成する管をそのままケース1として利用するとしてもよい。
Hereinafter, the
さらに、環状凹部1aは、側部1b,1bと底部1cとで構成されている。そして、この側部1b,1bのうち図1中右側に位置する側部1b、すなわち、図2中下流側に位置する側部1bには、図3に示すように、円周方向に沿って凹凸が設けられている。この凹凸は、詳しくは、鋸歯状になっている。
Further, the
また、この環状凹部1aの側部1bに対向するコイル2が内設されている。このコイル2は、環状凹部1aの側部1bの図2中左右に配置されて対を成しており、環状凹部1aの円周に沿って複数対設けられている。なお、当該コイル2には、図示しないコアが挿入されているが、コアはなくても構わないが、大きな磁界を得るためにはコアを挿入するほうが好ましい。
Moreover, the
また、ケース1内には、ボールベアリング6を介して軸3の両端側を回転自在に軸支する支持体7が設けられている。この支持体7は、中間にボールベアリング6が嵌挿されるリング(付示せず)と、リングの両端から延設される棒状体(付示せず)とで構成されており、上下の棒状体の端部がそれぞれケース1内周に結合されており、流路Mの全体を閉塞しないようになっている。
Further, in the
さらに、軸3の中間には、外周に4枚の羽根4が設けられた円筒8が結合されている。なお、羽根4を直接軸3に取付けることができれば、円筒8を省略するとしてもよい。したがって、この場合には、羽根車Fは、軸3と羽根4と、円筒8とで構成されている。
Furthermore, a
なお、羽根4は、上記したところでは、軸3に4枚取付けられているが、4枚に限らず、複数枚であればよい。
Although four
そして、この各羽根4の、外周には環状永久磁石5が結合されており、この環状永久磁石5は、図4に示すように、N極とS極が円周に沿って交互に現れる分割磁極パターンを有している。すなわち、図4中時計回りにS極とN極とが交互に配置されている。
An annular
また、各羽根4の外周径は、ケース1の内周径と略同一となるように設定され、この各羽根4の外周に設けられる環状永久磁石5は、ケース1の環状凹部1a内に挿入されている。したがって、環状永久磁石5がケース1の内周と干渉することはない。
The outer peripheral diameter of each
つづいて、発電機Gの作用について説明する。まず、ケース1内に、すなわち、流路Mに水や気体等の流体を導く。そして、流体が流路Mに導かれると、羽根4が流体を受けて羽根車Fが回転する。このとき、羽根車Fの回転により環状永久磁石5も軸3を回転軸として回転するので、環状永久磁石5の磁力線も移動し、この磁力線はコイル2を横切ることとなる。すると、コイル2には誘導起電力が生じて流体の運動エネルギが電気エネルギに変換されることとなる。すなわち、水の位置エネルギが建築物Aの上方から落下して、一端運動エネルギに変換され、この流体の運動エネルギが電気エネルギに変換されることとなる。
It continues and the effect | action of the generator G is demonstrated. First, a fluid such as water or gas is introduced into the
なお、羽根4が流体を受けて回転するときに、羽根4には、軸方向の力が作用するが、下流側の側部1bには、円周方向に沿って凹凸が設けられているので、側部1bの凸となる部分と環状永久磁石5との間に入り込む流体の圧力は高くなり、この圧力は環状永久磁石5を羽根4に作用する力に対向する方向に押圧することになり、羽根4が上記軸方向の力により弾性変形させられても、環状永久磁石5の下流側の側部1bへの接触が防止されている。したがって、この側部1bの凹凸により、羽根車Fの円滑な回転が保障される。なお、この凹凸は上記したところでは、鋸歯状としているが、鮫歯状に凸部と凸部との間に或る程度間隔を設けるとしたり、凸部や凹部の形状を楔形にせずに円弧状としてもよい。
In addition, when the blade |
そして、本実施の形態における発電機Gにあっては、環状永久磁石5は、流路Mの内径より大きな径であって、環状凹部1a内に挿入されているので、流路M内での流体の移動を妨げることが無い。また、発電に用いるコイルは流路外にあるので、この点でも流体の移動を妨げることはない。したがって、エネルギを変換する際のエネルギ損失を軽減することが可能となる。したがって、比較して効率の良い発電が可能となる。また、上記側部1bの凹凸により、羽根車Fの円滑な回転が保障され、これにより、より一層効率的な発電が保障される。
In the generator G in the present embodiment, the annular
なお、本実施の形態においては、コイル2がケース1に内設されている、すなわち、コイル2が流路M外に設けられているので、この点においても、コイル2が流体の移動を妨げることはない。
In the present embodiment, the
したがって、上記した具体的な発電機Gにあっては、羽根車Fの滑らかな回転運動が保証され、過剰な振動、騒音を生じることがないので、建築物A内に設置されても、住環境の悪化を招くことが無い。 Therefore, in the above-described specific generator G, the smooth rotational motion of the impeller F is guaranteed and excessive vibration and noise are not generated. There will be no environmental degradation.
さらに、発電機Gを軽量、コンパクトにすることができるから、発電機を設置するために、建築物Aを特別な仕様にする必要はなく、また、既存の建築物にも設置することが可能である。 Furthermore, since the generator G can be made lighter and more compact, it is not necessary to make the building A special specification in order to install the generator, and it can also be installed in an existing building. It is.
また、コイル2は流路Mに設ける必要はなく、流路M内には、羽根車Fと、支持体7と、ボールベアリング6のみを収納すればよいので構造が簡単であり、特に上水路L1に設けられる場合には、上水路L1の一部をケース1とすれば、流路を閉じたままで発電することが可能であるから、流路の任意の位置に特別シールを設けることなく可動部分を設置することができる。したがって、可動部分からの流体漏れ等の心配もない。また、流体漏れの心配がないので、上水をクリーンな状態に保つことが可能である。
Further, the
なお、本実施の形態においては、環状凹部1aの側部1bに対向するようにコイル2を設けているが、底部1cに対向するようにコイル2を設けるとしてもよく、また、側部1bおよび底部1cの両方、もしくは、側部1bの一方のみにコイル2を対向させて設けるとしても差し支えない。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、環状永久磁石5は、一体的に形成されるものとして説明しているが、複数の磁石を接着等して環状となるように形成してもよく、磁極配置についても、交互に磁極が現れるようにしておけばよい。すなわち、この場合には、図5に示すような磁極配置でもよいし、図6に示すような磁極配置でもよい。
In this embodiment, the annular
さらに、コイル2はケース1の内部に設けられるとしているが、環状凹部1aの側部1bないし底部に対向させることが可能であれば、ケース1の外方に設けるとしてもよく、この場合にも、コイル2がケース1外方に設けられるので、流路P中にコイル2が配置されておらず、この点においても、コイル2が流体の移動を妨げることはない。なお、本実施の形態においては、環状凹部1aの図2中左右幅を大きくするか、深さを深くしておけば、環状凹部1a内にコイル2を設けることができるが、特に流体が液体である場合にはケース1に内設されるか、ケース1外方に設けられるほうが、漏電、流体の汚染等の弊害がない点で有利となる。
Furthermore, although the
また、ケース1についてであるが、羽根車Fおよび環状凹部1aが設けられる部位については筒状とした方が流路抵抗の観点から好ましいが、他の形状とされてもよい。
Further, as for the
なお、上記したところでは、発電機Gを上述のように構成しているが、たとえば、排水路L2の途中に、回転自在に設けられた螺旋状の管路を設け、排水路L2から流れる排水を上記螺旋状の管路内に導くことで、管路自体を回転させ、この管路の回転により発電するようにしてもよい。具体的には、図7に示すように、排水路L2の一部を除去して、その部分に建築物本体A1に上記管路50をボールベアリング等で回転自在に設置し、また、管路50の上端には漏斗51を設けて、排水路L2から流れ出てくる排水を受けるようにし、さらに、管路50より下方の排水路L2の上端に漏斗52を設け、管路50から流れる排水を下方の排水路L2で受けられるようにし、またさらに、管路50の外周等に発電手段、たとえば、永久磁石とコイルとを相対移動可能に設置したり、ベルト機構を用いて管路50の回転運動を発電機に伝達したりして、管路50の回転で発電するようにする。このようにしても、無駄に消費されていた水等の位置エネルギや運動エネルギを利用して発電することが可能である。
In addition, in the place mentioned above, although the generator G is comprised as mentioned above, the spiral pipe line provided rotatably is provided in the middle of the drainage channel L2, for example, and the drainage which flows from the drainage channel L2 May be introduced into the spiral pipe to rotate the pipe itself and generate electric power by rotating the pipe. Specifically, as shown in FIG. 7, a part of the drainage channel L2 is removed, and the
さらに、上記発電機Gが発電した電気を蓄える蓄電装置について説明する。図8に示すように、蓄電装置は、直列に接続された複数の電気二重層コンデンサ30と、各電気二重層コンデンサ30に対し並列に接続されるとともに、それぞれが直列に接続された抵抗器31とで構成された第1蓄電器C1と、直列に接続された複数の電気二重層コンデンサ32と、各電気二重層コンデンサ32に対し並列に接続されるとともに、それぞれが直列に接続された抵抗器33とで構成された第2蓄電器C2と、制御部40と、コンバータ41と、ダイオード42とで構成され、第1蓄電器C1の両端はそれぞれ蓄電装置の入力端子50,51を介して発電機Gに接続されるとともに、第2蓄電器C2の両端に接続されている。さらに、第2蓄電器C2の両端はコンバータ41に接続されている。また、制御部40は、第1蓄電器C1の一方と第2蓄電器C2の一方とを接続する配線の途中に設置されている。なお、本実施の形態においては、大きな電荷を溜め込んでおけるように大容量化が可能な電気二重層コンデンサをしている。
Further, a power storage device that stores electricity generated by the generator G will be described. As shown in FIG. 8, the power storage device includes a plurality of electric
そして、この制御部40は、第1蓄電器C1の両端間の電圧差が一定となる場合に、第1蓄電器C1と第2蓄電器C2を接続して、第1蓄電器C1に放電させて第2蓄電器C2を充電し、その後、第1蓄電器C1の電圧が所定の電圧以下となる場合には、第1蓄電器C1と第2蓄電器C2との接続を断つようになっている。なお、制御部40には、具体的には、たとえば、チャージコントローラ等を使用すればよい。
Then, when the voltage difference between both ends of the first capacitor C1 becomes constant, the
また、コンバータ41は、第2蓄電器C2が放電する際に、電流を直流もしくは交流に変換するものである。
Further, the
さらに、第1蓄電器C1と入力端子50との間には電流を整流するダイオード42が設置されており、電流が逆方向に流れることが防止され、充電中の第1蓄電器C1が放電してしまうことが防止されている。
Further, a
上述のように、建築物Aの任意の位置に設置された発電機Gは、上水路L1,排水路L2および気路L3内を通過する流体によって羽根車等を回転させて発電するが、その発電は、排水があった場合等に行われ、連続的に発電が行われない場合がある。したがって、発電機Gは安定した電力供給を行えない場合があるが、上記した蓄電装置にあっては、第1蓄電器C1に充電して、一定の電圧以上となる場合に第2蓄電器C2を充電するようにしてあるから、安定した電力供給を行うことが可能となる。 As described above, the generator G installed at an arbitrary position of the building A generates electricity by rotating the impeller and the like by the fluid passing through the upper water channel L1, the drainage channel L2, and the air channel L3. Power generation is performed when there is drainage or the like, and power generation may not be performed continuously. Therefore, the generator G may not be able to supply a stable power, but in the power storage device described above, the first power storage device C1 is charged and the second power storage device C2 is charged when the voltage exceeds a certain voltage. As a result, stable power supply can be performed.
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.
1 ケース
1a 環状凹部
1b 側部
2 コイル
3 軸
4 羽根
5 環状永久磁石
6 ボールベアリング
7 支持体
8 円筒
30,32 電気二重層コンデンサ
31,33 抵抗器
40 制御部
41 コンバータ
42 ダイオード
50,51 入力端子
A1 建築物本体
C1 第1蓄電器
C2 第2蓄電器
E 下水管
F 羽根車
G 発電機
J 上水道管
L1 水路たる上水路
L2 排水路
L3 気路
M 流路
P ポンプ
R 屋上貯水槽
S 貯水槽
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