JP4727061B2

JP4727061B2 - Power generation device and power generation method

Info

Publication number: JP4727061B2
Application number: JP2001130162A
Authority: JP
Inventors: 孝幸桜井
Original assignee: 技研工業株式会社
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JP2002322976A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道などの水流を利用した発電装置及び発電方法に係る技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、産業用または家庭用電力の供給は、火力、水力および原子力発電によって行われている。更には、ソーラーおよび風力発電等による自然エネルギーを利用した発電装置も利用され始めている。
【０００３】
また、上記以外の発電装置として、特開平８−４２４４０号公報、特開２０００−２１３４４６号公報、特開２０００−３１４３６８号公報などに開示されるように、水道などの水流のエネルギーを利用して発電する装置も提案されている。この水道のエネルギーは、一般家庭に送られる平均的な圧力が約２×１０⁵Ｐａ、流量が数Ｌ／ｍｉｎ（いずれも引き込み管の径、長さ、使用蛇口の数により変化する）あり、利用価値の高いものと考えられる。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した水力、火力および原子力発電による電力の供給においては、発電設備が大型であるために広い設置スペースが必要となるうえに、発電設備、その建設および使用される燃料等に多大なコストがかかっている。また、ソーラーおよび風力発電等においては、自然エネルギーを利用しているため、電力の供給が天候等の自然条件に依存し不安定なものとなっている。
【０００４】
また、特開平８−４２４４０号公報、特開２０００−２１３４４６号公報、特開２０００−３１４３６８号公報などに開示される技術は、いずれも水道管の途中に羽根車などの水流で回転する機構を組み込み、発電機を回すだけの構成であり、水道の蛇口を閉じたときは水流が停止し、発電が停止するという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたもので、水道の蛇口を閉じたときでも発電が継続される発電装置及び発電方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明に係る発電装置は、次のような手段を採用する。
【０００７】
即ち、請求項１記載の発電装置は、水流の途中に設置され水流で駆動される流体駆動装置と、流体駆動装置で駆動される発電機と、上記水流を分岐した分岐水流の途中に設置される水流発生装置と、流体駆動装置の出口につながる配管に接続され水流の発生と停止を行う開閉弁とを備え、水流発生装置により流体駆動装置を駆動可能なように水流発生装置を接続してなる。
【０００８】
この手段では、開閉弁が閉状態でも、水流発生装置により流体駆動装置が駆動され、発電が行われる。
【０００９】
また、請求項２に記載のように、請求項１に記載の発電装置において、水流発生装置から流体駆動装置に供給され流体駆動装置から排出される水は水流発生装置に戻るように配管されていることを特徴とする。
【００１０】
この手段では、水流発生装置から吐出した水がそのまま水流発生装置に吸入され、余分な水を消費することがない。
【００１１】
また、請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の発電装置において、水流発生装置はポンプ装置とポンプ駆動装置を備えることを特徴とする。
【００１２】
この手段では、水流発生装置がポンプ装置とポンプ駆動装置で構成される。
【００１３】
また、請求項４に記載のように、請求項３に記載の発電装置において、ポンプ装置は内部にピストンを備えるシリンダ装置で構成され、前記ピストンで仕切られた一方の水圧室に前記分岐水流の水が導入され、前記ピストンで仕切られた他方の水圧室に流体駆動装置の出口から排出された水が戻るように配管されていることを特徴とする。
【００１４】
この手段では、ポンプ装置が往復動するシリンダ装置で構成される。
【００１５】
また、請求項５に記載のように、請求項４に記載の発電装置において、シリンダ装置の一方の水圧室と他方の水圧室をバイパスするバイパス配管を設けたことを特徴とする。
【００１６】
この手段では、シリンダ装置のピストンが最小ストロークの位置に達した後、最大ストローク位置に移動する際にピストンの前と後の水を入れ替えることを可能にする。
【００１７】
また、請求項６に記載のように、請求項５に記載の発電装置において、バイパス配管の途中にアキュムレータタンクを設けたことを特徴とする。
【００１８】
この手段では、アキュムレータタンクにより水流の圧力が直接一方の水圧室にかからないようにされる。
【００１９】
また、請求項７に記載のように、請求項１〜６のいずれかに記載の発電装置において、前記開閉弁の開閉状態を検出するバルブ開閉状態検出手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
この手段では、水流発生装置による発電に自動的に切り換えることを可能にし、水圧モータが無駄なく連続的に駆動可能とされる。
【００２１】
また、請求項８に記載のように、請求項４〜７のいずれかに記載の発電装置において、前記シリンダ装置はピストン位置検出手段を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この手段では、ピストンの位置を知ることができ、ピストンがシリンダ装置の端部に達したことなどが検出される。
【００２３】
また、請求項９に記載のように、請求項４〜８のいずれかに記載の発電装置において、シリンダ装置は、それらの入口及び出口に逆止弁を備えたことを特徴とする。
【００２４】
この手段では、水の流れの方向が逆流しないようにされる。
【００２５】
さらに、前述の課題を解決するため、本発明に係る発電方法は、次のような手段を採用する。
【００２６】
すなわち、請求項１０に記載のように、水流の途中に流体駆動装置を設置し、流体駆動装置に発電機を接続するとともに、流体駆動装置の手前で水流を分岐させ、分岐させた水流を水流発生装置に接続し、この水流発生装置で発生させる水流で上記流体駆動装置を駆動可能なように接続し、水流が停止していないときは水流発生装置を停止させ、水流が停止したときに水流発生装置を作動させて流体駆動装置を駆動し、発電を行う。
【００２７】
この手段では、水流が停止した状態でも、水流発生装置により流体駆動装置が駆動される。
【００２８】
また、請求項１１に記載のように、請求項１０に記載の発電方法において、水流発生装置はピストンを有するシリンダ装置であり、分岐させた水流をピストンで仕切られたシリンダ装置の一方の水圧室に供給し、ピストンで加圧された水を流体駆動装置に供給し、流体駆動装置から排出された水をシリンダ装置の他の水圧室に戻すことを特徴とする。
【００２９】
この手段では、ピストンを有するシリンダ装置で流体駆動装置が駆動され、水の消費がほとんどない。
【００３０】
また、請求項１２に記載のように、請求項１１に記載の発電方法において、シリンダ装置の作動中にシリンダ装置の一方の水圧室がほぼ最小容積となる位置にピストンが移動したことを検出して一方の水圧室の容積を拡大するようにピストンを移動させ、シリンダ装置の作動を継続することを特徴とする。
【００３１】
この手段では、シリンダ装置が連続的に運転することを可能にする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る発電装置及び発電方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１、図２は、本発明に係る発電装置及び発電方法の実施の形態（１）を示すものである。
【００３４】
発電装置５０は、各家庭に引き込まれる上水道の水流を利用して発電する装置を示している。
【００３５】
発電装置５０は、流体駆動装置５と、発電機９と、水流発生装置１０と、開閉弁７５と、これらを接続する配管で構成される。
【００３６】
流体駆動装置５は、水流の途中に設置され水流で駆動されるもので、配管６２と配管７２の間に設置されている。この流体駆動装置５は水流で駆動されるモータである。水道のエネルギーは前述のように平均的な圧力で約２×１０⁵Ｐａ、流量で数Ｌ／ｍｉｎあり、各種形式の水流モータを使用できるが、フリクションの小さなベーン式流体駆動モータなどが望ましい。なお、図１において、各配管の付近に示す矢印は、水の流れの方向を示している（その他の図も同様）。
【００３７】
発電機９は、流体駆動装置５の駆動軸に連結され、流体駆動装置５が回転する機械エネルギーを電磁誘導作用によって電気エネルギーに変換するものである。流体駆動装置５の発生するエネルギーの大きさに合わせた発電容量を有する発電機９が効率的にみて望ましい。
【００３８】
水流発生装置１０は、ポンプ装置２とポンプ駆動装置３を備えるもので、ポンプ装置２は、斜板式ポンプ、ピストンポンプなどの往復動ポンプ、ベーンポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプなどであり、ポンプ駆動装置３により駆動されて、水流を発生させるものである。ポンプ駆動装置３は電気モータ、油圧駆動装置などで外部からのエネルギーを利用して駆動されるものである。
【００３９】
また、水流発生装置１０は、上水道配管６を分岐管６１に分岐させ、この分岐水流の途中に設置されている。そして、水流発生装置１０の出口から配管６７を介して流体駆動装置５を駆動可能としている。さらに、水流発生装置１０から流体駆動装置５に供給される水は、図２に示すように、流体駆動装置５を駆動して排出された後、配管７２、７３を介して水流発生装置１０に戻るように配管されている。
【００４０】
開閉弁７５は、流体駆動装置５の出口につながる配管に接続され水流の発生と停止を行うもので、水道の場合は蛇口である。すなわち、蛇口７５を開いて水を使用しているときは上水道配管６などに水流が発生していることになる。
【００４１】
次に、このように構成された発電装置５０の動作について説明する。
【００４２】
まず、図１に示すように、開閉弁７５が開放された状態における動作について説明する。この状態では、風呂や洗濯など大量の水Ｗが所定時間継続的に使用状態にあるとき有効に発電が行われる状態であり、水Ｗが配管６２、６５を介して流体駆動装置５に流入し、流体駆動装置５が駆動される。そして、流体駆動装置５を回転させた水Ｗは配管７２、７４を介して開閉弁７５より生活用水としての使用に供される。
【００４３】
この状態では、風呂や洗濯など大量の水Ｗが所定時間継続的に使用状態にある場合に、流体駆動装置５に接続した発電機９により多量の電気を発電することができ、また、発電機に整流回路を介してバッテリーを接続することで、発電された電気はバッテリーに充電される。
【００４４】
このように、流体駆動装置５に接続された開閉弁７５が開いた状態で、上水道の水流により直接流体駆動装置５に水を供給する制御を本発明では第２の水流制御と呼ぶことにする。なお、水流発生装置１０は発電作用に無関係として、作動は停止状態とする。
【００４５】
一方、開閉弁７５が閉鎖された状態における発電装置５０の動作は、図２に示すが、以下のようになる。
【００４６】
まず、水流発生装置１０のポンプ駆動装置３によりポンプ装置２を作動させる。すると、水流は配管６７、６５を介し流体駆動装置５を回転させる。流体駆動装置５から排出された水Ｗは流体駆動装置５に戻る。したがって、流体駆動装置５から送り出した量の水Ｗがほとんどそのまま流体駆動装置５に戻ることになり、エネルギーのロスが少ない。
【００４７】
このように、上水道配管６を分岐管６１に分岐させ、この分岐水流の途中に設置した水流発生装置１０により加圧された水Ｗを流体駆動装置５に供給し、流体駆動装置５から排出された水Ｗを水流発生装置１０に戻す制御を、本発明では第１の水流制御と呼ぶことにする。そして、第２の水流制御でエネルギーを使わずに発電を行うことを基本にし、開閉弁７５が閉じられた場合は第１の水流制御を行うことにより、発電が停止されることなく連続的な発電が可能となる。
【００４８】
なお、第２の水流制御から第１の水流制御に切り替えられる際に、水流発生装置１０により発生させる圧力を配管６２に発生している圧力以上に上げることで流体駆動装置５の駆動が可能である。
【００４９】
また、第２の水流制御を行っている状態で、第１の水流制御を加えれば、より高い圧力で水圧モータ５を駆動することも可能であり、発電能力を高めることもできる。
【００５０】
図３は、本発明に係る発電装置及び発電方法の実施の形態（２）を示すものである。
【００５１】
発電装置１００は、実施の形態（１）と同様に各家庭に引き込まれる上水道の水圧を利用して発電する装置を示している。
【００５２】
発電装置１００は、上水道配管６を分岐して水が導入されるアキュムレータタンク１と、発電機９と連結された流体駆動装置である水圧モータ５と、アキュムレータタンク１から水Ｗが供給されアキュムレータタンク１に水Ｗを戻すシリンダ装置２（ポンプ装置）と、シリンダ装置２に内蔵されたピストンのストロークを制御する駆動装置である油圧駆動装置３（ポンプ駆動装置）と、上水道配管６を分岐し水圧モータ５への給水を制御する制御弁４と、水圧モータ５の出口５５つながる配管及び他方の水圧室２５につながる配管に接続され水Ｗを使用するための開閉弁７５と、開閉弁の開閉状態を検出するバルブ開閉状態検出手段６６とを主な構成要素とする。
【００５３】
上水道配管６は、アキュムレータタンク１へ分岐する分岐管６１と、水圧モータ５へ分岐する分岐管６２とを有し、主に飲料用として使用される開閉弁である蛇口６４に連結されている。
【００５４】
アキュムレータタンク１は、所定量の水Ｗを貯蔵可能なタンク本体１１と、吸入口に設けられた逆止弁１７と、水位を調整するタンク本体１１の水位制御装置８と、タンク本体１１へ戻る配管７１との間に設けられた逆止弁１８と、タンク本体１１内部の圧力を大気圧にするブリーザー１９とを備える。
【００５５】
なお、水位制御装置８は、タンク本体１１の水位を検出する水位センサ１２と、タンク本体１１への流入水量を制御する電磁弁１３と、水位センサ１２の信号により電磁弁１３を開閉する制御を行うコントローラ（図示しない）とで構成される。このコントローラはタンク本体１１の水位が低いという水位センサ１２からの信号であれば電磁弁１３を開放し、水位が適度もしくは高いという信号であれば電磁弁１３を閉じるという構成である。
【００５６】
シリンダ装置２は、アキュムレータタンク１から水Ｗを供給され水圧モータ５に水Ｗを供給する一方の水圧室２４と、水圧モータ５の出口５５に接続されアキュムレータタンク１に水Ｗを供給する他方の水圧室２５と、ストローク制御可能なピストン２２で主に構成される。したがって、一方の水圧室２４と他方の水圧室２５はピストン２２で仕切られ、容積が変更可能になっている。
【００５７】
また、シリンダ装置２は、一方の水圧室２４の入口、出口にそれぞれ逆止弁２６、２７を、また、他方の水圧室２５の入口、出口にそれぞれ逆止弁２８、２９を備え、逆流を防止している。また、移動するピストン２２の位置を検出するピストン位置検出手段としてポジジョンセンサ２０１、２０３を備える。また、ピストン２２とシリンダ２１の内壁面にはシール２０２が設けられ、一方の水圧室２４と他方の水圧室２５とに漏れを生じないようにされている。
【００５８】
油圧駆動装置３は、内部に油圧ポンプを備えた油圧制御回路３４と、油圧制御回路３４で制御される油圧シリンダ３１と、油圧制御回路３４を制御するコントローラ（図示しない）とで構成され、油圧シリンダ３１と油圧制御回路３４の間に設けられた前進側油路３２に高圧油を供給することで油圧シリンダ３１に内蔵されたシリンダ（図示しない）が前進する。また、後退側油路３３に高圧油を供給することで油圧シリンダ３１に内蔵されたシリンダが後退する構成であり、油圧シリンダ３１に内蔵されたシリンダは、シャフト２３とナットなどの固定具２０４を用いてピストン２２と連結している。なお、油圧制御回路３４を制御するコントローラは、バルブ開閉状態検出手段６６やポジジョンセンサ２０１、２０３などの信号を検出して油圧シリンダ３１（ピストン２２）を最適に動かすよう油圧制御回路３４に指令を与える。
【００５９】
制御弁４は、分岐管６２と水圧モータ５の流入口５４の間に設けられる電磁弁であり、バルブ開閉状態検出手段６６の信号などに基づき、上記油圧制御回路３４を制御するコントローラで開閉制御される。
【００６０】
開閉弁７５は、主に風呂や洗濯などの生活用水用として使用される開閉弁である蛇口である。
【００６１】
バルブ開閉状態検出手段６６は、開閉弁７５の開閉状態を検出するものであり、具体的には配管６７に設けた圧力センサ６６としている。すなわち、開閉弁７５が開かれた状態では配管６７、６５、水圧モータ５、配管７２、７４に水Ｗの流れを生じるので、配管６７に設けた圧力センサ６６で検出される圧力が低下する（水Ｗの流れがない場合に比較して）のを検出することができる。
【００６２】
水圧モータ５は、ベーン式流体駆動モータとしている。ベーン式流体駆動モータ５は、流入口５４と流出口５５を有するハウジング５６と、ハウジング５６の内部に設けられた羽根車５１とからなる。羽根車５１は、複数のベーン５２とハウジング５６に回動自在に軸支された回転軸５３とから構成される。ベーン５２は径方向に移動自在に回転軸５３にはめ込まれており、羽根車５１の回動によりハウジング５６の内面にベーン５２の先端が当接されるように構成されている。そして、回転軸５３に発電機９が連結されている。さらに、発電機９には発電した電気を蓄えられるように、図示しない整流回路を介してバッテリーが接続される。
【００６３】
次に、このように構成された発電装置１００の動作について説明する。
【００６４】
まず、開閉弁７５が開放された状態における動作について説明する。この状態では、圧力センサ６６で開閉弁７５が開放状態であることを検出し、制御弁４を開放する。これにより、水Ｗが分岐管６２、６５を介して水圧モータ５の流入口５４に流入し、ベーン５２を回転させて水圧モータ５が駆動される。そして、ベーン５２を回転させた水Ｗは流出口５５から配管７２、７４を介して開閉弁７５より生活用水としての使用に供される。
【００６５】
この状態では、水圧モータ５に接続した発電機９により多量の電気を発電することができ、また、発電機に整流回路を介してバッテリーを接続することで、発電された電気はバッテリーに充電される。
【００６６】
このように、水圧モータ５に接続された開閉弁７５が開いた状態で、上水道配管６を分岐して直接水圧モータ５に水を供給する制御は、前述の通り第２の水流制御である。
【００６７】
なお、シリンダ装置２は発電作用に無関係として、ピストン２の位置の制御を行わないこととする。すなわち、ピストン２の位置は前回停止した位置で止まったままとなっている。
【００６８】
一方、開閉弁７５が閉鎖された状態における発電装置１００の動作は、以下のようになる。
【００６９】
まず、圧力センサ６６で開閉弁７５が閉鎖状態であることを検出し、制御弁４を閉鎖する。そして、油圧駆動装置３の油圧シリンダ３１を作動させる。ここで、ピストン２２が図３の実線で示した位置２２２にある場合を例に説明すると、この位置から左方に所定の速度でピストン２２を移動させる。すると、一方（左側）の水圧室２４の圧力が高くなり、ピストン２２の左側への移動により形成される水の流れは逆止弁２７を開いて配管６７、６５を介し水圧モータ５を回転させる。水圧モータ５から排出された水Ｗはシリンダ装置２の他の水圧室２５に戻る。したがって、左側の水圧室２４から送り出した量の水Ｗがほとんどそのまま右側の水圧室２５に戻ることになり、エネルギーのロスが少ない。
【００７０】
シリンダ装置２の容積は所定の大きさを与えているので所定時間経過後には図４に示すように、シリンダ２１の左端近傍位置２２３に達する。この位置にはポジジョンセンサ２０３が設けられているので、ピストン２２がこの位置に達したのを検出できる。すると、油圧シリンダ３１を瞬時に前進（右行）させ、図５に示すように、ピストンを右端近傍位置２２１まで移動させる。この右端近傍位置２２１はポジジョンセンサ２０１で検出することでピストン２２を前進（右行）させる位置を検出できる。このとき、左側の水圧室２４の圧力が瞬間的に低下し、アキュムレータタンク１から配管１４、逆止弁２６を介して水Ｗが左側の水圧室２４に流入する。また、右側の水圧室２５にあった水Ｗは逆止弁２９、配管７１、逆止弁１８を介してアキュムレータタンク１に戻る。
【００７１】
この切換動作は瞬時に行われるので、水圧モータ５の回転を停止させることはない。また、アキュムレータタンク１はブリーザー１９により大気圧に開放されているのでピストン２２を移動させる抵抗が少なく、エネルギーロスを小さくできる。
【００７２】
このように、アキュムレータタンク１の水Ｗをピストン２２で仕切られたシリンダ装置２の一方の水圧室２４に供給し、ピストン２２で加圧された水Ｗを発電機に連結された水圧モータ５に供給し、水圧モータ５から排出された水Ｗをシリンダ装置２の他の水圧室２５を経てアキュムレータタンクに戻す制御は前述のように第１の水流制御である。そして、第２の水流制御でエネルギーを使わずに発電を行うことを基本にし、開閉弁７５が閉じられた場合は第１の水流制御を行うことにより、発電が停止されることなく連続的な発電が可能となる。
【００７３】
なお、第２の水流制御から第１の水流制御に切り替えられる際に、制御弁４を閉じることで水Ｗの流れをスムーズに切り替えられる作用があり、またピストン２２による一方の水圧室２４の圧力を分岐管６２の圧力以上にしなくても配管６７に水流を発生させ水圧モータ５を駆動可能とする。しかし、制御弁４がない場合は、ピストン２２による一方の水圧室２４の圧力を分岐管６２の圧力以上に上げれば水圧モータ５の駆動は可能である。
【００７４】
また、第２の水流制御を行っている状態で、第１の水流制御を加えれば、より高い圧力で水圧モータ５を駆動することも可能であり、発電能力を高めることができる。
【００７５】
また、アキュムレータタンク１は、地震などの災害発生時に緊急用の水として利用することが可能である。すなわち、開閉弁７５が閉じられ、ピストン２２が右行している間、アキュムレータタンク１内の水は循環するので水質が悪化する心配がなく、アキュムレータタンク１の出口にフィルターなどを設ければ、飲料用とすることもできる。
【００７６】
図６は、本発明に係る発電装置及び発電方法の実施の形態（３）を示すものである。
【００７７】
この実施の形態（３）における発電装置２００は、実施の形態（２）のアキュムレータタンク１を廃止し、配管７１を配管１４に連結したものである。この場合、開閉弁７５が開放されているときは前述の通り第２の水流制御を行う。一方、開閉弁７５が閉鎖されているときは第１の水流制御でピストン２２が左端近傍位置２２３に達した際の状況が異なる。すなわち、ピストン２２が左端近傍位置２２３に達してピストン２２を右方向に移動させると、他方（右側）の水圧室２５内の水Ｗが配管７１、配管１４を介して一方（左側）の水圧室２４へ流入するようになる。この際、電磁弁１３は閉鎖され、且つ、ピストン２２を右方向に移動することによる左側の水圧室２４の圧力低下により水Ｗの左側の水圧室２４への移動はスムーズに行われる。
【００７８】
なお、第１の水流制御でピストン２２が一方（左側）の水圧室２４の容積を小さくするように移動中は、電磁弁１３は開放され、左側の水圧室２４を加圧することと右側の水圧室２５の容積が拡大するのに応じて水圧を供給しピストン２２をスムーズに移動させるのに寄与している。また、第２の水流制御が行われているときは、シリンダ装置２は発電に関与しないので電磁弁１３は閉鎖された状態としている。
【００７９】
この実施の形態（３）における発電装置２００によれば、実施の形態（２）と同様に、第２の水流制御でエネルギーを使わずに発電を行うことを基本にし、開閉弁７５が閉じられた場合は第１の水流制御を行うことにより、発電が停止されることなく連続的な発電が可能となる。
【００８０】
さらに、アキュムレータタンク１を設けていないので、さらに低コストの発電装置とすることができる。
【００８１】
なお、実施の形態（２）、（３）に共通するが、ベーン式の水圧モータ５は回転フリクションが小さいので、水圧モータ５に流入した水Ｗは容易に羽根車５１を回動させることができる。
【００８２】
また、水圧モータ５にはベーン式を用いたが、これに限定されるものではなく、他の形式の水圧モータでも構わない。
【００８３】
また、発電装置５０、１００、２００は、上記の実施の形態の各家庭への上水に限らず、生産工場などで利用される工業用水など、圧力を有した水流に対して適用することが可能である。
【００８４】
また、実施の形態（２）、（３）では、駆動装置３には静粛性やエネルギー効率に優れる油圧駆動装置３を用いたが、油圧に限定されるものではなく、空圧または電気による駆動装置を用いても同様の効果を生じさせることが可能である。
【００８５】
また、実施の形態（２）、（３）で、バルブ開閉状態検出手段６６は圧力センサ６６に限定されるものではなく、例えば開閉弁７５に直接設けたバルブの角度センサなどでも構わない。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る発電装置によれば、水流の途中に設置され水流で駆動される流体駆動装置と、流体駆動装置で駆動される発電機と、上記水流を分岐した分岐水流の途中に設置される水流発生装置と、流体駆動装置の出口につながる配管に接続され水流の発生と停止を行う開閉弁とを備え、水流発生装置により流体駆動装置を駆動可能なように水流発生装置を接続したので、水流を停止する開閉弁を閉じたときでも発電が継続可能な発電装置を得ることができる。
【００８７】
また、ポンプ装置は内部にピストンを備えるシリンダ装置で構成され、前記ピストンで仕切られた一方の水圧室に前記分岐水流の水が導入され、前記ピストンで仕切られた他方の水圧室に流体駆動装置の出口から排出された水が戻るように配管されているので、一方の水圧室から送り出した量の水Ｗがほとんどそのまま他方の水圧室２５に戻ることになり、エネルギーのロスが少ないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発電装置の実施の形態（１）の一つの作動状態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る発電装置の実施の形態（１）の他の作動状態を示す構成図である。
【図３】本発明に係る発電装置の実施の形態（２）を示す構成図である。
【図４】本発明に係る発電装置の実施の形態（２）の一つの作動状態を示す構成図である。
【図５】本発明に係る発電装置の実施の形態（２）の一つの作動状態を示す構成図である。
【図６】本発明に係る発電装置の実施の形態（３）を示す構成図である。
【符号の説明】
１アキュムレータタンク
２ポンプ装置（シリンダ装置）
３ポンプ駆動装置（油圧駆動装置）
４制御弁
５流体駆動装置（水圧モータ）
６上水道配管
７配管
８水位制御装置
９発電機
１０水流発生装置
１１タンク本体
１３電磁弁
１４配管
１７、１８逆止弁
１９ブリーザー
２１シリンダ
２２ピストン
２４一方の水圧室
２５他方の水圧室
２６、２７、２８、２９逆止弁
３１油圧シリンダ
３４油圧制御回路
６４蛇口
６６バルブ開閉状態検出手段（圧力センサ）
７５開閉弁（蛇口）
５０、１００、２００発電装置
２０１、２０３ポジジョンセンサ
Ｗ水[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technical field related to a power generation apparatus and a power generation method using a water flow such as water.
[0002]
[Prior art]
Traditionally, industrial or household power is supplied by thermal, hydro and nuclear power generation. Furthermore, power generation devices using natural energy such as solar power and wind power generation have begun to be used.
[0003]
Further, as a power generation device other than the above, as disclosed in JP-A-8-42440, JP-A-2000-213446, JP-A-2000-314368, etc., the energy of water flow such as water supply is utilized. Devices for generating electricity have also been proposed. As for the energy of this water supply, the average pressure sent to ordinary households is about 2 × 10 ^Five Pa and flow rate are several L / min (all vary depending on the diameter and length of the lead-in pipe and the number of faucets used), and are considered to be highly useful.
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described supply of electric power by hydropower, thermal power, and nuclear power generation, since the power generation equipment is large, a large installation space is required, and the power generation equipment, its construction, and the fuel to be used have a great cost. Is on. In addition, since solar and wind power generation use natural energy, the supply of power depends on natural conditions such as the weather and is unstable.
[0004]
In addition, all of the techniques disclosed in JP-A-8-42440, JP-A-2000-213446, JP-A-2000-314368, etc. have a mechanism that rotates with a water flow such as an impeller in the middle of a water pipe. There is a problem that when the water faucet is closed, the water flow stops and the power generation stops.
[0005]
This invention is made | formed in view of such a condition, and makes it a subject to provide the electric power generating apparatus and electric power generation method with which electric power generation is continued even when the faucet of a water supply is closed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the power generation apparatus according to the present invention employs the following means.
[0007]
That is, the power generator according to claim 1 is installed in the middle of a branched water flow that branches the water flow, a fluid drive device installed in the middle of the water flow and driven by the water flow, a generator driven by the fluid drive device, and the water flow. A water flow generator and an open / close valve connected to a pipe connected to the outlet of the fluid drive device to generate and stop the water flow, and the water flow generator is connected so that the fluid drive device can be driven by the water flow generator Become.
[0008]
With this means, even when the on-off valve is closed, the fluid driving device is driven by the water flow generator to generate electricity.
[0009]
Further, as described in claim 2, in the power generation device according to claim 1, water supplied from the water flow generation device to the fluid drive device and discharged from the fluid drive device is piped back to the water flow generation device. It is characterized by being.
[0010]
In this means, the water discharged from the water flow generator is sucked into the water flow generator as it is, and no extra water is consumed.
[0011]
Further, as described in claim 3, in the power generation device according to claim 1 or 2, the water flow generation device includes a pump device and a pump drive device.
[0012]
In this means, the water flow generator is composed of a pump device and a pump drive device.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the power generation device according to the third aspect, the pump device is constituted by a cylinder device having a piston therein, and the branch water flow is introduced into one hydraulic chamber partitioned by the piston. Water is introduced and piped so that water discharged from the outlet of the fluid drive device returns to the other hydraulic chamber partitioned by the piston.
[0014]
In this means, the pump device is constituted by a cylinder device that reciprocates.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the power generation apparatus according to the fourth aspect, a bypass pipe is provided to bypass the one hydraulic chamber and the other hydraulic chamber of the cylinder device.
[0016]
This means allows the water before and after the piston to be switched when moving to the maximum stroke position after the piston of the cylinder device has reached the minimum stroke position.
[0017]
In addition, as described in claim 6, in the power generator according to claim 5, an accumulator tank is provided in the middle of the bypass pipe.
[0018]
In this means, the water flow pressure is not directly applied to one of the water pressure chambers by the accumulator tank.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, the power generator according to any one of the first to sixth aspects further comprises a valve open / closed state detecting means for detecting an open / closed state of the open / close valve.
[0020]
With this means, it is possible to automatically switch to power generation by the water flow generator, and the hydraulic motor can be continuously driven without waste.
[0021]
Further, as described in claim 8, in the power generation device according to any one of claims 4 to 7, the cylinder device is provided with a piston position detecting means.
[0022]
With this means, the position of the piston can be known, and it is detected that the piston has reached the end of the cylinder device.
[0023]
Further, as described in claim 9, in the power generation device according to any one of claims 4 to 8, the cylinder device includes check valves at their inlets and outlets.
[0024]
With this means, the direction of water flow is prevented from flowing backward.
[0025]
Furthermore, in order to solve the above-described problems, the power generation method according to the present invention employs the following means.
[0026]
That is, as described in claim 10, a fluid driving device is installed in the middle of the water flow, a generator is connected to the fluid driving device, the water flow is branched in front of the fluid driving device, and the branched water flow is Connected to the generator and connected so that the fluid driving device can be driven by the water flow generated by the water flow generator, the water flow generator is stopped when the water flow is not stopped, and the water flow is stopped when the water flow is stopped. The generator is actuated to drive the fluid drive device to generate electricity.
[0027]
In this means, even when the water flow is stopped, the fluid driving device is driven by the water flow generating device.
[0028]
In addition, as described in claim 11, in the power generation method according to claim 10, the water flow generating device is a cylinder device having a piston, and one hydraulic chamber of the cylinder device in which the branched water flow is partitioned by the piston. And the water pressurized by the piston is supplied to the fluid drive device, and the water discharged from the fluid drive device is returned to the other hydraulic chamber of the cylinder device.
[0029]
In this means, the fluid driving device is driven by a cylinder device having a piston, and there is almost no consumption of water.
[0030]
Further, as described in claim 12, in the power generation method according to claim 11, it is detected that the piston has moved to a position where one hydraulic chamber of the cylinder device has a substantially minimum volume during operation of the cylinder device. The piston is moved so as to expand the volume of the one hydraulic chamber, and the operation of the cylinder device is continued.
[0031]
This measure allows the cylinder device to operate continuously.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a power generation apparatus and a power generation method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0033]
1 and 2 show an embodiment (1) of a power generation apparatus and a power generation method according to the present invention.
[0034]
The power generation device 50 is a device that generates power using the water flow of the waterworks drawn into each household.
[0035]
The power generation device 50 includes a fluid drive device 5, a power generator 9, a water flow generation device 10, an on-off valve 75, and piping that connects them.
[0036]
The fluid driving device 5 is installed in the middle of the water flow and is driven by the water flow, and is installed between the pipe 62 and the pipe 72. The fluid driving device 5 is a motor driven by a water flow. The water energy is about 2 × 10 at the average pressure as mentioned above. ^Five Pa and flow rate are several L / min, and various types of water flow motors can be used, but a vane type fluid drive motor with low friction is desirable. In addition, in FIG. 1, the arrow shown near each piping has shown the direction of the flow of water (other figures are also the same).
[0037]
The generator 9 is connected to a drive shaft of the fluid drive device 5 and converts mechanical energy that the fluid drive device 5 rotates into electrical energy by electromagnetic induction. A generator 9 having a power generation capacity that matches the magnitude of energy generated by the fluid drive device 5 is desirable in terms of efficiency.
[0038]
The water flow generator 10 includes a pump device 2 and a pump drive device 3. The pump device 2 is a reciprocating pump such as a swash plate pump or a piston pump, a rotary pump such as a vane pump or a gear pump, and the like. It is driven by the device 3 to generate a water flow. The pump driving device 3 is driven by using energy from the outside by an electric motor, a hydraulic driving device or the like.
[0039]
Moreover, the water flow generator 10 branches the waterworks piping 6 into the branch pipe 61, and is installed in the middle of this branched water flow. Then, the fluid drive device 5 can be driven from the outlet of the water flow generator 10 through the pipe 67. Further, as shown in FIG. 2, the water supplied from the water flow generator 10 to the fluid drive device 5 is discharged by driving the fluid drive device 5, and then is supplied to the water flow generator 10 through the pipes 72 and 73. It is piped back.
[0040]
The on-off valve 75 is connected to a pipe connected to the outlet of the fluid drive device 5 to generate and stop a water flow, and is a faucet in the case of water supply. That is, when the faucet 75 is opened and water is used, a water flow is generated in the water supply pipe 6 or the like.
[0041]
Next, operation | movement of the electric power generating apparatus 50 comprised in this way is demonstrated.
[0042]
First, as shown in FIG. 1, the operation in a state where the on-off valve 75 is opened will be described. In this state, power generation is effectively performed when a large amount of water W such as a bath or laundry is continuously used for a predetermined time, and the water W flows into the fluid drive device 5 through the pipes 62 and 65. The fluid driving device 5 is driven. And the water W which rotated the fluid drive device 5 is provided to use as domestic water from the on-off valve 75 through the pipes 72 and 74.
[0043]
In this state, when a large amount of water W such as bath or laundry is continuously in use for a predetermined time, a large amount of electricity can be generated by the generator 9 connected to the fluid drive device 5. By connecting a battery to the battery via a rectifier circuit, the generated electricity is charged to the battery.
[0044]
Thus, in the present invention, the control for supplying water directly to the fluid drive device 5 by the water flow of the water supply in a state where the on-off valve 75 connected to the fluid drive device 5 is open is referred to as a second water flow control in the present invention. . The water flow generator 10 is not related to the power generation operation, and the operation is stopped.
[0045]
On the other hand, the operation of the power generation device 50 in a state in which the on-off valve 75 is closed is as shown in FIG.
[0046]
First, the pump device 2 is operated by the pump drive device 3 of the water flow generator 10. Then, the water flow rotates the fluid driving device 5 through the pipes 67 and 65. The water W discharged from the fluid drive device 5 returns to the fluid drive device 5. Therefore, the amount of water W sent out from the fluid drive device 5 almost returns to the fluid drive device 5 as it is, and there is little energy loss.
[0047]
In this way, the water supply pipe 6 is branched into the branch pipe 61, and the water W pressurized by the water flow generator 10 installed in the middle of the branched water flow is supplied to the fluid driving device 5 and discharged from the fluid driving device 5. The control for returning the water W to the water flow generator 10 is referred to as first water flow control in the present invention. Then, based on power generation without using energy in the second water flow control, when the on-off valve 75 is closed, the first water flow control is performed, so that the power generation is continuously stopped without being stopped. Power generation is possible.
[0048]
When switching from the second water flow control to the first water flow control, the fluid driving device 5 can be driven by raising the pressure generated by the water flow generating device 10 to be higher than the pressure generated in the pipe 62. is there.
[0049]
In addition, if the first water flow control is applied while the second water flow control is being performed, the hydraulic motor 5 can be driven at a higher pressure, and the power generation capacity can be increased.
[0050]
FIG. 3 shows an embodiment (2) of the power generation apparatus and the power generation method according to the present invention.
[0051]
The power generation device 100 is a device that generates power using the water pressure of the waterworks drawn into each household, as in the embodiment (1).
[0052]
The power generation device 100 includes an accumulator tank 1 into which water is introduced by branching the water supply pipe 6, a hydraulic motor 5 that is a fluid drive device connected to the generator 9, and water W supplied from the accumulator tank 1 to the accumulator tank. A cylinder device 2 (pump device) that returns water W to 1, a hydraulic drive device 3 (pump drive device) that is a drive device that controls the stroke of a piston built in the cylinder device 2, and a water supply pipe 6 are branched to A control valve 4 for controlling water supply to the motor 5, an open / close valve 75 for using water W connected to a pipe connected to the outlet 55 of the hydraulic motor 5 and a pipe connected to the other hydraulic chamber 25, and an open / close state of the open / close valve The valve open / close state detecting means 66 for detecting the above is the main component.
[0053]
The water supply pipe 6 has a branch pipe 61 that branches to the accumulator tank 1 and a branch pipe 62 that branches to the hydraulic motor 5, and is connected to a faucet 64 that is an on-off valve used mainly for beverages.
[0054]
The accumulator tank 1 returns to the tank body 11, a tank body 11 capable of storing a predetermined amount of water W, a check valve 17 provided at the suction port, a water level control device 8 of the tank body 11 for adjusting the water level, and the tank body 11. A check valve 18 provided between the pipe 71 and a breather 19 for setting the pressure inside the tank body 11 to atmospheric pressure is provided.
[0055]
The water level control device 8 controls the water level sensor 12 that detects the water level of the tank body 11, the electromagnetic valve 13 that controls the amount of water flowing into the tank body 11, and the control that opens and closes the electromagnetic valve 13 based on the signal from the water level sensor 12. It is comprised with the controller (not shown) to perform. This controller is configured to open the electromagnetic valve 13 if the signal from the water level sensor 12 indicates that the water level of the tank body 11 is low, and close the electromagnetic valve 13 if the signal indicates that the water level is moderate or high.
[0056]
The cylinder device 2 is connected to one hydraulic chamber 24 that is supplied with water W from the accumulator tank 1 and supplies water W to the hydraulic motor 5 and the other outlet 55 that is connected to the outlet 55 of the hydraulic motor 5 and supplies water W to the accumulator tank 1. It is mainly composed of a hydraulic chamber 25 and a piston 22 capable of stroke control. Therefore, one hydraulic chamber 24 and the other hydraulic chamber 25 are partitioned by the piston 22 so that the volume can be changed.
[0057]
The cylinder device 2 includes check valves 26 and 27 at the inlet and outlet of one hydraulic chamber 24, respectively, and check valves 28 and 29 at the inlet and outlet of the other hydraulic chamber 25, respectively. It is preventing. In addition, position sensors 201 and 203 are provided as piston position detecting means for detecting the position of the moving piston 22. In addition, a seal 202 is provided on the inner wall surface of the piston 22 and the cylinder 21 so that one hydraulic chamber 24 and the other hydraulic chamber 25 do not leak.
[0058]
The hydraulic drive device 3 includes a hydraulic control circuit 34 that includes a hydraulic pump therein, a hydraulic cylinder 31 that is controlled by the hydraulic control circuit 34, and a controller (not shown) that controls the hydraulic control circuit 34. By supplying high-pressure oil to a forward-side oil passage 32 provided between the cylinder 31 and the hydraulic control circuit 34, a cylinder (not shown) built in the hydraulic cylinder 31 moves forward. Further, by supplying high pressure oil to the reverse side oil passage 33, the cylinder built in the hydraulic cylinder 31 moves backward, and the cylinder built in the hydraulic cylinder 31 includes a shaft 23 and a fixture 204 such as a nut. Used to connect with the piston 22. The controller that controls the hydraulic control circuit 34 detects a signal from the valve open / closed state detection means 66 and the position sensors 201 and 203 and instructs the hydraulic control circuit 34 to move the hydraulic cylinder 31 (piston 22) optimally. give.
[0059]
The control valve 4 is an electromagnetic valve provided between the branch pipe 62 and the inlet 54 of the hydraulic motor 5, and is controlled to open and close by a controller that controls the hydraulic control circuit 34 based on a signal from the valve open / close state detecting means 66. Is done.
[0060]
The on-off valve 75 is a faucet that is an on-off valve used mainly for domestic water such as bathing and washing.
[0061]
The valve open / closed state detection means 66 detects the open / closed state of the open / close valve 75, and is specifically a pressure sensor 66 provided in the pipe 67. That is, since the flow of water W is generated in the pipes 67 and 65, the hydraulic motor 5, and the pipes 72 and 74 when the on-off valve 75 is opened, the pressure detected by the pressure sensor 66 provided in the pipe 67 is reduced ( (Compared to the case where there is no flow of water W).
[0062]
The hydraulic motor 5 is a vane fluid drive motor. The vane fluid drive motor 5 includes a housing 56 having an inlet 54 and an outlet 55, and an impeller 51 provided inside the housing 56. The impeller 51 includes a plurality of vanes 52 and a rotating shaft 53 that is rotatably supported by a housing 56. The vane 52 is fitted to the rotary shaft 53 so as to be movable in the radial direction, and is configured such that the tip of the vane 52 is brought into contact with the inner surface of the housing 56 by the rotation of the impeller 51. The generator 9 is connected to the rotating shaft 53. Further, a battery is connected to the generator 9 via a rectifier circuit (not shown) so that the generated electricity can be stored.
[0063]
Next, the operation of the power generation device 100 configured as described above will be described.
[0064]
First, the operation in a state where the on-off valve 75 is opened will be described. In this state, the pressure sensor 66 detects that the on-off valve 75 is open, and the control valve 4 is opened. Thereby, the water W flows into the inflow port 54 of the hydraulic motor 5 through the branch pipes 62 and 65, and the vane 52 is rotated to drive the hydraulic motor 5. And the water W which rotated the vane 52 is provided to the use as domestic water from the on-off valve 75 through the piping 72 and 74 from the outflow port 55. FIG.
[0065]
In this state, a large amount of electricity can be generated by the generator 9 connected to the hydraulic motor 5, and the generated electricity is charged to the battery by connecting a battery to the generator via a rectifier circuit. The
[0066]
As described above, the control for branching the water supply pipe 6 and supplying water directly to the hydraulic motor 5 in the state where the on-off valve 75 connected to the hydraulic motor 5 is open is the second water flow control as described above.
[0067]
Note that the cylinder device 2 does not control the position of the piston 2 regardless of the power generation action. That is, the position of the piston 2 remains stopped at the previously stopped position.
[0068]
On the other hand, the operation of the power generation device 100 in a state where the on-off valve 75 is closed is as follows.
[0069]
First, it is detected by the pressure sensor 66 that the on-off valve 75 is closed, and the control valve 4 is closed. Then, the hydraulic cylinder 31 of the hydraulic drive device 3 is operated. Here, the case where the piston 22 is at the position 222 shown by the solid line in FIG. 3 will be described as an example. The piston 22 is moved to the left from this position at a predetermined speed. Then, the pressure in one (left side) hydraulic chamber 24 is increased, and the flow of water formed by the movement of the piston 22 to the left side opens the check valve 27 and rotates the hydraulic motor 5 via the pipes 67 and 65. . The water W discharged from the hydraulic motor 5 returns to the other hydraulic chamber 25 of the cylinder device 2. Therefore, almost the amount of water W sent out from the left hydraulic chamber 24 returns to the right hydraulic chamber 25 as it is, and there is little energy loss.
[0070]
Since the volume of the cylinder device 2 is given a predetermined size, the cylinder device 2 reaches a position 223 near the left end of the cylinder 21 as shown in FIG. Since the position sensor 203 is provided at this position, it can be detected that the piston 22 has reached this position. Then, the hydraulic cylinder 31 is instantaneously moved forward (to the right), and the piston is moved to the position near the right end 221 as shown in FIG. The position near the right end 221 can be detected by the position sensor 201 to detect a position for moving the piston 22 forward (to the right). At this time, the pressure in the left hydraulic chamber 24 instantaneously decreases, and water W flows from the accumulator tank 1 through the pipe 14 and the check valve 26 into the left hydraulic chamber 24. Further, the water W in the right hydraulic chamber 25 returns to the accumulator tank 1 through the check valve 29, the pipe 71 and the check valve 18.
[0071]
Since this switching operation is performed instantaneously, the rotation of the hydraulic motor 5 is not stopped. Further, since the accumulator tank 1 is opened to the atmospheric pressure by the breather 19, there is little resistance to move the piston 22, and energy loss can be reduced.
[0072]
Thus, the water W of the accumulator tank 1 is supplied to one hydraulic chamber 24 of the cylinder device 2 partitioned by the piston 22, and the water W pressurized by the piston 22 is supplied to the hydraulic motor 5 connected to the generator. The control to supply and return the water W discharged from the hydraulic motor 5 to the accumulator tank through the other hydraulic chamber 25 of the cylinder device 2 is the first water flow control as described above. Then, based on power generation without using energy in the second water flow control, when the on-off valve 75 is closed, the first water flow control is performed, so that the power generation is continuously stopped without being stopped. Power generation is possible.
[0073]
In addition, when switching from 2nd water flow control to 1st water flow control, there exists an effect | action which can switch the flow of water W smoothly by closing the control valve 4, and the pressure of one water pressure chamber 24 by piston 22 is provided. Even if the pressure is not higher than the pressure of the branch pipe 62, a water flow is generated in the pipe 67 so that the hydraulic motor 5 can be driven. However, when the control valve 4 is not provided, the hydraulic motor 5 can be driven by increasing the pressure of the one hydraulic chamber 24 by the piston 22 to be higher than the pressure of the branch pipe 62.
[0074]
In addition, if the first water flow control is applied while the second water flow control is being performed, the hydraulic motor 5 can be driven at a higher pressure, and the power generation capacity can be increased.
[0075]
The accumulator tank 1 can be used as emergency water when a disaster such as an earthquake occurs. That is, while the on-off valve 75 is closed and the piston 22 is moving to the right, the water in the accumulator tank 1 circulates, so there is no concern that the water quality will deteriorate. If a filter or the like is provided at the outlet of the accumulator tank 1, It can also be used for beverages.
[0076]
FIG. 6 shows an embodiment (3) of the power generation apparatus and power generation method according to the present invention.
[0077]
The power generation device 200 in this embodiment (3) is obtained by eliminating the accumulator tank 1 of the embodiment (2) and connecting the pipe 71 to the pipe 14. In this case, when the on-off valve 75 is opened, the second water flow control is performed as described above. On the other hand, when the on-off valve 75 is closed, the situation when the piston 22 reaches the left end vicinity position 223 by the first water flow control is different. That is, when the piston 22 reaches the left end vicinity position 223 and moves the piston 22 in the right direction, the water W in the other (right side) hydraulic chamber 25 passes through the pipe 71 and the pipe 14 and one (left side) hydraulic chamber. 24 to flow into. At this time, the electromagnetic valve 13 is closed, and the movement of the water W to the left hydraulic chamber 24 is smoothly performed by the pressure drop of the left hydraulic chamber 24 by moving the piston 22 in the right direction.
[0078]
During the first water flow control, when the piston 22 is moving so as to reduce the volume of the one (left side) hydraulic chamber 24, the solenoid valve 13 is opened, and the left hydraulic chamber 24 is pressurized and the right hydraulic pressure is increased. As the volume of the chamber 25 increases, water pressure is supplied to contribute to smoothly moving the piston 22. In addition, when the second water flow control is performed, the cylinder device 2 is not involved in power generation, so the electromagnetic valve 13 is closed.
[0079]
According to the power generation device 200 in this embodiment (3), as in the embodiment (2), the power generation is performed without using energy in the second water flow control, and the on-off valve 75 is closed. In such a case, by performing the first water flow control, it is possible to continuously generate power without stopping power generation.
[0080]
Furthermore, since the accumulator tank 1 is not provided, a further low-cost power generator can be obtained.
[0081]
Although common to the embodiments (2) and (3), since the vane hydraulic motor 5 has a small rotational friction, the water W flowing into the hydraulic motor 5 can easily rotate the impeller 51. it can.
[0082]
Further, although the vane type is used for the hydraulic motor 5, it is not limited to this, and other types of hydraulic motors may be used.
[0083]
In addition, the power generation devices 50, 100, and 200 are not limited to the water supply to each household according to the above-described embodiment, but may be applied to a water stream having pressure, such as industrial water used in a production factory. Is possible.
[0084]
In the embodiments (2) and (3), the hydraulic drive device 3 that is excellent in quietness and energy efficiency is used as the drive device 3, but the drive device 3 is not limited to hydraulic pressure, and is driven by pneumatic pressure or electricity. Even if the apparatus is used, the same effect can be produced.
[0085]
In the embodiments (2) and (3), the valve open / close state detection means 66 is not limited to the pressure sensor 66, and may be a valve angle sensor provided directly on the open / close valve 75, for example.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, according to the power generation device according to the present invention, the fluid drive device installed in the middle of the water flow and driven by the water flow, the generator driven by the fluid drive device, and the branched water flow that branches the water flow A water flow generator installed on the way and an open / close valve connected to a pipe connected to the outlet of the fluid drive device to generate and stop the water flow so that the fluid drive device can be driven by the water flow generator Therefore, it is possible to obtain a power generation device that can continue power generation even when the on-off valve that stops the water flow is closed.
[0087]
Further, the pump device is constituted by a cylinder device having a piston therein, the water of the branched water flow is introduced into one hydraulic chamber partitioned by the piston, and the fluid driving device is installed in the other hydraulic chamber partitioned by the piston Since the water discharged from the outlet of the pipe is returned so that the amount of water W sent from one hydraulic chamber returns almost directly to the other hydraulic chamber 25, there is an effect that there is little energy loss. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing one operating state of an embodiment (1) of a power generator according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing another operation state of the power generator according to the embodiment (1) of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing an embodiment (2) of the power generator according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing one operating state of an embodiment (2) of the power generator according to the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing one operating state of the embodiment (2) of the power generator according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing an embodiment (3) of the power generator according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Accumulator tank
2 Pump device (cylinder device)
3 Pump drive (hydraulic drive)
4 Control valve
5 Fluid drive device (water pressure motor)
6 Water supply piping
7 Piping
8 Water level control device
9 Generator
10 Water flow generator
11 Tank body
13 Solenoid valve
14 Piping
17, 18 Check valve
19 Breather
21 cylinders
22 piston
24 One hydraulic chamber
25 The other hydraulic chamber
26, 27, 28, 29 Check valve
31 Hydraulic cylinder
34 Hydraulic control circuit
64 faucet
66 Valve open / close state detection means (pressure sensor)
75 On-off valve (faucet)
50, 100, 200 Power generator
201, 203 Position sensor
W Water

Claims

A fluid drive device installed in the middle of a water flow and driven by the water flow, a generator driven by the fluid drive device, and a water flow generator installed in the middle of a branched water flow that branches the water flow before the fluid drive device And an open / close valve connected to a pipe connected to the outlet of the fluid driving device to generate and stop the water flow, and the water flow generating device is connected so that the fluid driving device can be driven by the water flow generated by the water flow generating device. Do Te Ri, when the on-off valve is closed, power generator water discharged by driving the fluid circulating device is supplied to the fluid drive unit from the water flow generator is piping to return the water flow generator.

The power generation device according to claim 1, wherein the water flow generation device includes a pump device and a pump drive device.

The power generation device according to claim 2 , wherein the pump device is configured by a cylinder device including a piston therein, and water of the branched water flow is introduced into one hydraulic chamber partitioned by the piston and partitioned by the piston. A power generator characterized in that piping is provided so that water discharged from the outlet of the fluid drive device returns to the other hydraulic chamber.

4. The power generator according to claim 3 , further comprising a bypass pipe that bypasses one hydraulic chamber and the other hydraulic chamber of the cylinder device.

5. The power generator according to claim 4 , wherein an accumulator tank is provided in the middle of the bypass pipe.

The power generator according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a valve open / closed state detecting means for detecting an open / closed state of the open / close valve.

The power generator according to any one of claims 3 to 6 , wherein the cylinder device includes piston position detecting means.

The power generator according to any one of claims 3 to 7 , wherein the cylinder device includes check valves at an inlet and an outlet thereof.

A fluid drive device is installed in the middle of the water flow, a generator is connected to the fluid drive device, the water flow is branched in front of the fluid drive device, and the branched water flow is connected to the water flow generation device. The fluid drive device is connected so that it can be driven by the generated water flow. When the water flow is not stopped, the water flow generation device is stopped, and when the water flow is stopped, the water flow generation device is operated to fluid from the water flow generation device. A power generation method for generating power by driving a fluid drive device so that water supplied to the drive device and discharged by driving the fluid drive device returns to the water flow generation device via a pipe .

10. The power generation method according to claim 9 , wherein the water flow generator is a cylinder device having a piston, and supplies the branched water flow to one hydraulic chamber of the cylinder device partitioned by the piston, and pressurizes the water pressurized by the piston. Is supplied to the fluid drive device, and the water discharged from the fluid drive device is returned to the other hydraulic chamber of the cylinder device.

11. The power generation method according to claim 10 , wherein during the operation of the cylinder device, it is detected that the piston has moved to a position where one of the hydraulic chambers of the cylinder device has a substantially minimum volume, and the volume of the one hydraulic chamber is increased. A power generation method characterized by continuing the operation of the cylinder device by moving the piston.