JP5296916B1 - プロペラ水車発電装置 - Google Patents

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    • Y02E10/20Hydro energy

Abstract

【課題】河川の表面の流水力を利用した、プロペラ水車を河川の浮遊体に設けた発電装置を提供する。
【解決手段】河川の流れの中央部に位置するように適宜手段により河川上に浮く、両先端部が楕円形を呈し内部には空気室を設ける左右の細長い2組の筒状浮遊体1の上に該筒状浮遊体に跨る門型の枠体2を前後に配置し、前後の該枠体の中央部に設ける軸受で支えられる回転軸4に発電機5と増回転器の回転子を固定すると同時に受動歯車7を固定し、該発電機、増回転器、受動歯車を前記前後の枠体に通す上方支持体で支持して、前記前後の枠体の中央部から下方に伸び水流中に位置する下方支持体に軸受を設け、該軸受けに支えられる軸に前後に亘りプロペラ12を固定し、その中間部に駆動歯車13を配し、該駆動歯車と前記受動歯車間を歯付きベルト14で連結してなるプロペラ水車発電装置とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、プロペラ水車を河川の浮遊体に設けた発電装置に関するものである。
現在の中小河川を利用した水力発電装置においては、送水管による導水型水車発電が主流である。これらに対して、用水路などを利用した、低落差浮上型 水力発電装置に適当な発電用羽根車を設けた水力発電用可動羽根車が知られている。(例えば、特許文献1参照。)
自然河川の河床の段差を利用してほぼ100%の水流を発電に利用でき、河川の水量が少ない場合でも、発電を可能とする自然河川を利用した螺旋式水車式水力発電装置が知られている。(例えば、特許文献2参照。)
自然河川の河床の段差を利用してほぼ100%の水流を発電に利用でき、河川の水量が少ない場合でも、発電を可能にする落水運動エネルギーを水車で回転運動に変える自然河川を利用した水力発電装置が知られている。(例えば、特許文献3参照。)
既存の河口堰などを利用することで水流が豊富であれば低落差でも採算の取れる水力発電を可能とするサイフォンの原理を利用した、中小規模水力発電システムが知られている。(例えば、特許文献4参照。)
原子力発電所、火力発電所、水力発電所、工場等の冷却水放水路内の水流の運動エネルギーを連続して有効に利用して効率良く水車を回転させるエネルギーを増大して水車、発電機を、動作せしめることによって高出力の電力を得ることができる小水力発電システムが知られている。(例えば、特許文献5参照。)
従来の水車は水車小屋で1台を使用に限られた動力である。その上流下流の長く流れる川の動力を利用していない、その力を得るために水車連動力を作る。目的の水車連動力が知られている。(例えば、特許文献6参照。)
特許公開平2012−92817号公報 登録実用新案第3161062号公報 登録実用新案第3160002号公報 特許公開2004−27850号公報 特許公開2011−43126号公報 特許公開2006−266249号公報
前述の公知例では解決されていない問題である、河川の表面の流水力を利用した、以下、プロペラ水車を河川の浮遊体に設けた発電装置を提供することが課題となる。
河川の流れの中央部に位置するように適宜手段により河川上に浮く、両先端部が楕円形を呈し内部には空気室を設ける左右の細長い2組の筒状浮遊体の上に該筒状浮遊体に跨る門型の枠体を前後に配置し、前後の該枠体の中央部に設ける軸受で支えられる回転軸に発電機と増回転器の回転子を固定すると同時に受動歯車を固定し、該発電機、増回転器、受動歯車を前記前後の枠体に通す上方支持体で支持して、前記前後の枠体の中央部から下方に伸び水流中に位置する下方支持体に軸受を設け、該軸受けに支えられる軸に前後に亘りプロペラを固定し、その中間部に駆動歯車を配し、該駆動歯車と前記受動歯車間を歯付きベルトで連結してなるプロペラ水車発電装置を提供して課題を解決している。
製造コストが安価であり、管理が容易であり、又河川の流水の増減に影響されず、河川の長手方向であれば縦に連続に連結し、河川の幅が広ければ横方向に何段にも並べて多くの装置を設置でき、大量の発電量を得る事が出来るので利点が多い。
はプロペラ水車発電装置の概観斜視図である。
河川の流れの中央の浮遊体にプロペラ水車発電装置を設けて電気エネルギーを発生させることが実現可能とした。
水車の形式は直接、下方の軸に固定された回転羽根プロペラで形成された水車で、其れを前後に離して設けることにより、お互いの水流の乱れを防止し、又プロペラ水車自体を直接に河川の流水中に全部入れて、河川の流水の圧力を全て受ける為には、その周囲に流水用筒体や管体は設けないのが特長である。
プロペラ水車の水面下の位置はなるべく上方で本体が水面上に浮き出ない程度が良いが、しかし河川流水の乱流時には少し水面より深い位の方が安定した流水力を受けることが出来るので、其れを考慮して充分に余裕を持った水深位置が必要である。
浮遊体は其の両端が流線型を呈し、河川流水の抵抗を出来るだけ避ける事が重要であり、又他の水中内の下方支持体、駆動歯車の形も流線型を成している事が言うまでもなく、浮遊体の左右の間隔は出来るだけ広くした方が、河川流水の抵抗を少なくすることが出来る。
材質は重くて頑丈でないと河川流水の乱れの影響を受け易く、又防錆処理が施されており、特にプロペラ水車の軸支部ベアリングのシール部の防水性が要求される、断面がパイプ状枠体フレームの材質は例えばアルミ合金、強化プラスチックであり、其の下部の浮遊体の材質は 強化プラスチック、FRP材であり、内部には空気室を設ける、更に本体の一番重要なプロペラの材質は鋼材にクローム鍍金を施したものか、ステンレス製が適している。これらは一例を示すものである。
本体の喫水線の高低の位置の調整は重りの増減で操作するか、浮遊体の大きさ等か其の種類を変えて行うか、又は浮遊体内部の空気室の空気圧の調整で行う事ができる、又浮遊体設置場所はなるべく上流で河川流が強い場所は当然だが、橋の中央部になるべく長い距離でロープ等にて掛止するのが効率良く発電できるが其々場所の状況に応じて設置すれば良い。これは一例を示すものである。
最後に重要なことは、ベルトの長さと幅の問題がある、ベルトの長さは極力短く強く張り幅も出来れば狭い方が、流水の抵抗が少ない、其れと回転駆動を発電機に伝える上下の歯車はシンクロタイプのプーリーであり、又歯付きベルトも同じシンクロタイプのベルト製である事が望まれる。
本発明の優れている点は、前方の一点をなるべく距離を置いて河川流に沿って掛止する事は水流のうねりに対して常にプロペラ軸は構造的に平行になるのでプロペラを回転させる水流の圧力も一定になる。
構造が簡単で生産コストが安く管理が容易であり、雨台風の多い日本では短くて急流河川が多い為に其れを充分に利用出来、大量生産向きで、四季を問わないで使用出来、多くの河川に大量に設置することで産業上の利用可能性は充分に果たす。
1 浮遊体
2 門型枠体
3 軸受
4 回転軸
5 発電機
6 増回転器
7 受動歯車
8 上方支持体
9 下方支持体
10 下方支持体の軸受
11 下方支持体の軸受で支えられる軸
12 プロペラ
13 駆動歯車
14 歯付きベルト

Claims (1)

  1. 河川の流れの中央部に位置するように適宜手段により河川上に浮く、両先端部が楕円形を呈し内部には空気室を設ける左右の細長い1組の筒状浮遊体の上に該筒状浮遊体に跨る門型の枠体を前後に配置し、前後の該枠体の中央部に設ける軸受で支えられる回転軸に発電機と増回転器の回転子を固定すると同時に受動歯車を固定し、該発電機、増回転器、受動歯車を前記前後の枠体に通す上方支持体で支持して、前記前後の枠体の中央部から下方に伸び水流中に位置する下方支持体に軸受を設け、該軸受に支えられる軸に前後に亘りプロペラを固定し、その中間部に駆動歯車を配し、該駆動歯車と前記受動歯車間を歯付きベルトで連結してなるプロペラ水車発電装置。





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