JP4589892B2 - 発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、発電装置に関するものである。

現在の我々の生活に電気は欠かせないものであり、地球温暖化等の環境問題の観点からもクリーンエネルギーとしての電気の安定供給に対する要求が益々なされる中、発電所が各地に設置されている。

ところが、これら既存の発電所は、いずれも大型であり、膨大な建設コスト及びランニングコストがかかり、しかも、自然を破壊する（発電所を建設することに伴う環境破壊や、発電所の稼働により排出される排出物がかえって地球温暖化の要因となる場合がある）など種々の問題点が指摘されている。

本発明は、上述の問題点に着目し、種々の実験・研究を重ねた結果、従来にない画期的な発電装置を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

駆動部２の駆動により発電部１を作動せしめ発電する発電装置であって、流体が流れる雰囲気中に配され該流体の流圧を受けて運動する運動体３が設けられ、この運動体３の運動により該運動体３を上下方向に往復移動せしめる往復移動機構４が設けられ、この往復移動機構４により往復移動する運動体３の運動力を前記駆動部２の駆動力に変換せしめる駆動力変換機構５が設けられ、前記運動体３は流体の流れ方向に複数並設され、一の運動体３の上昇と他の運動体３の上昇とは異なるタイミングで行われるように構成されていることを特徴とする発電装置に係るものである。

また、請求項１記載の発電装置において、前記運動体３として流体の流れ方向に長さを有し、流れ方向と直交する方向に幅を有する運動体３を採用し、前記往復移動機構４は、前記運動体３を流体の流れ方向に対して傾斜させ、流体の流圧を受けて該運動体３を上下方向に往復移動せしめるものであり、更に、前記往復移動機構４には、前記運動体３をガイドして上下方向に往復移動せしめるガイド部７が設けられていることを特徴とする発電装置に係るものである。

また、請求項２記載の発電装置において、前記往復移動機構４は、一方向に傾斜状態となった前記運動体３が流体の流圧を受けてガイド上昇し、この上昇する運動体３が移動路Ｒの端部に到達した後、他方向に傾斜し流体の流圧を受けてガイド降下するように構成されていることを特徴とする発電装置に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載の発電装置において、前記運動体３として断面視流線形状の板状体を採用したことを特徴とする発電装置に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の発電装置において、前記駆動力変換機構５は、前記運動体３の往復移動により移動し該運動体３に設けられた移動体８を前記駆動部２を構成する回転体13に連設したクランク機構であることを特徴とする発電装置に係るものである。

また、請求項１〜５いずれか１項に記載の発電装置において、前記運動体３は金属製の部材で形成されたものであることを特徴とする発電装置に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、簡易且つ確実に発電することができ、しかも、コンパクトに製造できてコスト安であり、自然環境にも優しいなど従来にない作用効果を発揮する画期的な発電装置となる。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

流体が流れる雰囲気中、例えば河川の水中に運動体３を配し、水の流圧を受けた運動体３の運動は往復移動機構４により所定方向に往復移動し、この往復移動する運動体３の運動力は駆動力変換機構５により駆動部２の駆動力に変換せしめられ、該駆動部２の駆動により発電部１が作動して発電する。

従って、簡易且つ確実に発電することができ、しかも、単に運動体３の往復移動で生じる力を利用した発電方法のため、省スペースでも製造できるコンパクトなものとなって、コスト安に製造でき、更に、運動体３を運動させる力を例えば河川の水などといった自然のエネルギーを利用する構成であるから、自然環境にも優しいものとなる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、駆動部２の駆動により発電部１が作動して発電するように構成された発電装置Ａであり、図１に図示したようにインバータｉ、バッテリーｖを具備した電源装置Ｂに接続される。

尚、本実施例では、発電装置Ａの設置場所を河川とし、後述する運動体３が配される部位を水中として水Ｗを利用しているが、空気や蒸気等の流体を利用しても良いなど本実施例の特性を発揮する構成であれば適宜採用し得るものである。

発電装置Ａは、図２に図示したように前後位置に配される設置部９ａ，９ｂ間に台部９ｃを架設して成る基体９に、駆動部２に連設される複数（計９個）の運動ユニットＹを設けたものであり、具体的には、流体（水Ｗ）が流れる雰囲気中に配され該流体の流圧を受けて運動する運動体３が設けられ、この運動体３の運動により該運動体３を所定方向に往復移動せしめる往復移動機構４が設けられ、この往復移動機構４により往復移動する運動体３の運動力を前記駆動部２の駆動力に変換せしめる駆動力変換機構５が設けられている。符号10は、設置部９ａ，９ｂと台部９ｃとの間に配され、該台部９ｃの高さ調整を行なうための昇降装置（油圧シリンダー装置）であり、この構成から運動体３の高さ位置を可変し得ることになる。

以下、本実施例に係る構成各部について詳細な説明をする。

発電部１は、図２に図示したようにケース状の本体１ａ内に図示省略の発電機（ＡＣ若しくはＤＣ）を配して構成されており、この発電機から突設され本体１ａの端部から突出する駆動軸２ａの回動（駆動）により発電するように構成されている。

この駆動軸２ａは、図２に図示したように所定長を有し、前述した基体９の台部９ｃ上面に所定間隔を介して設けられる複数の軸受部材11で軸受され、この駆動軸２ａには、フライホイール12と、後述する駆動力変換機構５を構成する回転体13及び増速機（図示省略）が設けられており、この駆動軸２ａの回動により発電部１が作動して発電する。

運動体３は、図３，４に図示したように適宜な金属製の部材で形成されたものであり、平面視方形状にして縦断面視流線形状の板状体であり、航空機の翼と同様、流体の流圧を受けて運動するものである。尚、運動体３の形状は本実施例で採用したものに限定されず、本実施例の特性を発揮する形状であれば適宜採用し得るものである。

また、流体の流圧を受けて運動する運動体３は、後述する往復移動機構４を介して所定方向（上下鉛直方向）に往復移動自在となる。

具体的には、往復移動機構４は、次のとおりである。

図３，４に図示したように運動体３の左右端部に計４本の棒部材８（移動体８）の下端部を枢着し、この棒部材８は基体９の台部９ｃに設けられるガイド部７に連設されている。

ガイド部７は、基体９の台部９ｃに横設され棒部材８をガイドするガイド孔15ａを有する一対の第一ガイド部材15と、この第一ガイド部材15の左右両端部に立設される一対の第二ガイド部材19とで構成されている。

棒部材８は、図３，４に図示したように適宜な金属製の部材で形成した丸棒状体であり、第一ガイド部材15のガイド孔15ａに嵌挿されて上下方向にして直線方向にスライド移動自在に設けられている。

また、４本の棒部材８のうち前側左右一対の棒部材８の上端部同志間には後述する駆動力変換機構５の連設部材14が架設されている。

また、４本の棒部材８のうち前後一対の棒部材８の上端部同志間には連設部材16が架設されている。

連設部材16は、図３，４に図示したように適宜な金属製の部材で形成した棒状体であり、その前端部は連設部材14の端部に枢着され、後端部は後側の棒部材８の上端部に設けられる枢着軸８ａに枢着される。

従って、この各棒部材８は連設部材14及び連設部材16とで一体を成し、ガイド部７の第一ガイド部材15にガイドされた状態で連設部材14を上下方向に移動（昇降）させることで、各棒部材８は連動して上下方向に往復移動することになる。

また、前側左右一対の棒部材８は、駆動力変換機構５を介して駆動部２に連設され、運動体３が上下方向に移動することで往復移動する際、該運動体３の運動力を駆動部２の駆動力として発揮せしめる移動体８として機能する。

また、連設部材16は、その基端部外面に凸部18が形成されており、この凸部18は後述する第二ガイド部材19に係るガイド凹溝20に係合するものである。

また、４本の棒部材８のうち前後一対の棒部材８同志間には、カバー体17が設けられている。

このカバー体17は、断面視流線形状に形成されており、運動体３の左右側面夫々に連設されており、このカバー体17が存在しないときに棒部材８の付近で生じ得る運動体３の運動を阻害し得る流体の流れ（渦流）を可及的に抑制する為のものである。

第一ガイド部材15は、図３，４に図示したように適宜な金属製の部材で形成した角棒状体であり、その両端部には上下方向に貫通する貫通孔15ａが設けられており、この貫通孔15ａは棒部材８をスライド移動自在に嵌挿するガイド孔15ａとして構成されている。尚、このガイド孔15ａは基体９の台部９ｃに設けられる貫通孔９ｃ’と合致するように構成されている。

従って、運動体３に設けられる棒部材８（移動体８）は第一ガイド部材15にガイドされて上下方向に移動自在となる。

第二ガイド部材19は、図３，４に図示したように適宜な金属製の部材で形成した板状体であり、第一ガイド部材15の左右両端部に止着される。

また、第二ガイド部材19は、前述した上下移動する連設部材16の後端部に設けた凸部18及び連設部材16の後端側をガイドする第一ガイド部19Ａと、その後側に設けられ他の運動ユニットＹに係る連設部材16の前端部をガイドする第二ガイド部19Ｂとで構成されている。

具体的には、第一ガイド部19Ａは、連設部材16の後端部に設けられる凸部18が係合するガイド凹溝20と、当該連設部材16の後端部（波状のＲ部）に当接して該後端部をガイドするガイド面21とで構成されている。尚、このガイド凹溝20は第二ガイド部材19を構成する図４中左側の部材に設けられ、ガイド面21は第二ガイド部材19を構成する図４中右側の部材に設けられている。

この第一ガイド部19Ａは、運動体３を流体の流れ方向に対して傾斜状態とする機能を具備する。

即ち、このガイド凹溝20及びガイド面21は、図５に図示したように鉛直方向にストレート状でなく、その上下端位置が中央位置よりも後方側に湾曲没入した状態となる山形状に形成されており、従って、流体の流圧を受けて運動体３が上下方向に往復移動する際、連設部材16の後端側の移動を先端側よりも遅らせて運動体３の流体の流れ方向に対して傾斜状態となるように構成されている。

第二ガイド部19Ｂは、他の運動ユニットＹに係る連設部材16の前端部に当接するストレート状のガイド面22が鉛直方向に形成されており、該連設部材16の上下方向への移動を鉛直方向にガイドするように構成されている。

以上の構成からなる往復移動機構４を介して運動体３は流体の雰囲気中において上下方向に往復移動自在となる。

即ち、図５に図示したように移動路Ｒの下方に位置した運動体３が、ガイド部７により流体の流れ方向（図５中ａ方向）に対して一方向に傾斜状態（運動体３の前端部が後端部よりも上側となる状態）となり、下面に強い流体の流圧を受けて運動体３は上方にガイドされて移動せしめられる。

続いて、この上方に移動する運動体３が移動路Ｒの端部（上端）に到達した後、ガイド部７により流体の流れ方向（図６中ａ方向）に対して他方向に傾斜状態（運動体３の先端部が基端部よりも下側となる状態）となり、上面に強い流体の流圧を受けて下方にガイドされて移動せしめられる（図６参照）。

また、本実施例は、前述した往復移動機構４により往復移動する運動体３の運動力は、駆動力変換機構５を介して駆動部２に駆動力として伝達される。

具体的には、駆動力変換機構５は、駆動軸２ａに設けられる回転体13と、棒状体８に連設される連設部材14とで構成されている。

回転体13は、図３，４に図示したように適宜な金属製の部材で形成したものであり、駆動軸２ａに回り止め状態に設けられる一対の円盤状の板状体13Ａ，13Ｂで構成されている。

この一対の板状体13Ａ，13Ｂは、連設部材14を間に配した挟持状態となり、円柱状の棒材23を介して連結されている。

この棒材23は、板状体13Ａ，13Ｂの回動軸芯と異なる位置に設けられ、連設部材14に設けられる貫通孔14ａに嵌挿されるように構成されている。

従って、この棒材23は、連設部材14を上下方向に移動させると、該連設部材14の貫通孔14ａ内をスライド移動することになり、これにより、回転体13は駆動軸２ａを回動軸芯として回動し、この回転体13が回動することで駆動軸２ａは回動することになる（図７参照）。

連設部材14は、図３，４に図示したように適宜な金属製の部材で形成したものであり、その中央部には前後方向に貫通する貫通孔14ａが形成されており、この貫通孔14ａは連設部材14の長さ方向に長さを有する長孔であり、回転体13の棒材23をスライド移動自在に遊嵌連結するためのものである。

本実施例では、以上の構成の運動ユニットＹを複数並設しており、図８に図示したように各運動ユニットＹを駆動部２（駆動軸２ａ）に連設して互いに組んだ際、一の運動体３が上昇すると他の運動体３も遅れて上昇するように構成されている。

即ち、夫々の運動ユニットＹは１サイクルが互いにズレるように構成されている。

この構成から、駆動軸２に回転力をバランス良く付与することができ、駆動軸２に対して全体として円滑な回転作用を付与することができる。更に、この構成により、各運動体３は異なる高さ（深さ）に位置することになる為、それだけ確実且つ十分な流速を受けることになる。

尚、本実施例では、設置する環境（例えば河川における水の流速）に応じて前述した増速機によりおよそ毎分１２００回転程度（それ以上）が得られるように各運動体３の寸法や運動ユニットＹの数などを適宜設定するものである。

本実施例は上述のように構成したから、水Ｗが流れる水中に運動体３を配し、往復移動機構４により水の流圧を受けた運動体３の運動は往復移動機構４により所定方向に往復移動し、この往復移動する運動体３の運動力は駆動力変換機構５により駆動部２の駆動力に変換せしめられ、該駆動部２の駆動により発電部１が作動して発電する。

よって、本実施例によれば、簡易且つ確実に発電することができ、しかも、単に運動体３の往復移動で生じる力を利用した発電方法の為、省スペースでも製造できるコンパクトなものとなって、コスト安に製造でき、更に、運動体３を運動させる力を例えば河川の水などといった自然物のエネルギーを利用する構成であるから、自然環境にも優しいものとなる。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

本実施例の使用状態説明図である。 本実施例を示す斜視図である。 本実施例に係る要部を示す斜視図である。 本実施例に係る要部を示す分解斜視図である。 本実施例に係る要部の動作説明図である。 本実施例に係る要部の動作説明図である。 本実施例に係る要部の動作説明図である。 本実施例に係る要部の動作説明図である。

Ｒ 移動路
１ 発電部
２ 駆動部
３ 運動体
４ 往復移動機構
５ 駆動力変換機構
７ ガイド部
８ 移動体

Claims (6)

1. 駆動部の駆動により発電部を作動せしめ発電する発電装置であって、流体が流れる雰囲気中に配され該流体の流圧を受けて運動する運動体が設けられ、この運動体の運動により該運動体を上下方向に往復移動せしめる往復移動機構が設けられ、この往復移動機構により往復移動する運動体の運動力を前記駆動部の駆動力に変換せしめる駆動力変換機構が設けられ、前記運動体は流体の流れ方向に複数並設され、一の運動体の上昇と他の運動体の上昇とは異なるタイミングで行われるように構成されていることを特徴とする発電装置。
2. 請求項１記載の発電装置において、前記運動体として流体の流れ方向に長さを有し、流れ方向と直交する方向に幅を有する運動体を採用し、前記往復移動機構は、前記運動体を流体の流れ方向に対して傾斜させ、流体の流圧を受けて該運動体を上下方向に往復移動せしめるものであり、更に、前記往復移動機構には、前記運動体をガイドして上下方向に往復移動せしめるガイド部が設けられていることを特徴とする発電装置。
3. 請求項２記載の発電装置において、前記往復移動機構は、一方向に傾斜状態となった前記運動体が流体の流圧を受けてガイド上昇し、この上昇する運動体が移動路の端部に到達した後、他方向に傾斜し流体の流圧を受けてガイド降下するように構成されていることを特徴とする発電装置。
4. 請求項１〜３いずれか１項に記載の発電装置において、前記運動体として断面視流線形状の板状体を採用したことを特徴とする発電装置。
5. 請求項１〜４いずれか１項に記載の発電装置において、前記駆動力変換機構は、前記運動体の往復移動により移動し該運動体に設けられた移動体を前記駆動部を構成する回転体に連設したクランク機構であることを特徴とする発電装置。
6. 請求項１〜５いずれか１項に記載の発電装置において、前記運動体は金属製の部材で形成されたものであることを特徴とする発電装置。

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