JPH08237997A - 排水利用発電装置 - Google Patents

排水利用発電装置

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JPH08237997A
JPH08237997A JP7059942A JP5994295A JPH08237997A JP H08237997 A JPH08237997 A JP H08237997A JP 7059942 A JP7059942 A JP 7059942A JP 5994295 A JP5994295 A JP 5994295A JP H08237997 A JPH08237997 A JP H08237997A
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JP
Japan
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drainage
building
generator
water
water turbine
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JP7059942A
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English (en)
Inventor
Mitsuhiro Yoshida
光弘 吉田
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Fujita Corp
Original Assignee
Fujita Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Abstract

(57)【要約】 【目的】 雨水等の建物の排水を高所より落下させて発
電する発電装置の提供。 【構成】 建物の排水を一時的に集積貯留して、所定量
貯留した時点で止水弁50を開放して放水させる排水用
一時貯留槽10を建物に設ける。一時貯留槽10の鉛直
下方に、一時貯留槽10から放水された排水により回転
可能な水車60を設け、その回転力を原動力とする発電
機70をベルト80等の使用による回転力伝達手段で連
結する。発電機70は、蓄電池90及び直流−交流変換
器100を介して、建物内の電気負荷側に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発電装置に関し、特に建
物の排水等を利用して発電できるようにしたものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、建物内で発生する雑排水や屋
上等に降り注ぐ雨水等の利用については余り関心が払わ
れず、排水管からそのまま排水されているのが現状であ
る。雨水に関しては水不足等の社会状況も反映して、一
部には建物周辺の草花或は防火用貯水池等に水を還元す
るシステムも考えられているが、未だ多くの場合雨水を
含めて建物の雑排水は殆ど利用されることなく放水され
ている。一方、多数の人々が日常活動を営む高層建物内
等では、日々多量の電力が消費されている。かかる消費
電力を少しでも補うため、規模の大小は別として太陽熱
の電気変換設備が設けられるようになってきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】高層建物内等で発生す
る雑排水は日々かなりの量に上る。また、地域や季節等
で違いはあるものの、降雨時にはかなりの量の雨水が高
層建物の屋上等には降り注いでいるともいわれる。かか
る建物の雨水を含めた排水等の有効利用が、省エネルギ
ー等の観点から必要と本出願人は考えていた。一方、多
数の人間が日常活動を営む高層建物等では、照明或は冷
暖房用等に多量の電力が消費され、都市圏等では夏期に
電力の需給バランスが崩れて消費電力の削減対策等が毎
年大きな社会問題となっている。かかる対策として、近
年上記太陽熱の電気変換設備が設けられるようになって
きているが、それだけでは未だ十分ではない。本出願人
はかかる点に着目し、従来はそのまま放水されている雨
水等を含めた雑排水等を利用して発電すれば、従来の太
陽熱の電気変換と相まって、平常時の消費電力の補完が
より効果的に行なえ、さらには豪雨災害時の停電でも電
気供給が行なえるものと考えた。本願発明は、上記観点
に鑑みて提案されたもので、雨水を含めて建物の排水を
高所より落下させて発電する発電装置を提供することを
目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明では、建物に設けた雨樋及び雑排水管と連
結されて建物の排水を一時的に集積貯留する一時貯留槽
を建物の下部に設け、一時貯留槽の排水口を止水弁を介
して鉛直下方に向けて設けた排水管の上端に連通し、前
記排水管の途中に鉛直下方に排水の通過可能な水車室を
介在させるとともに、前記水車室に水車室を流下通過す
る排水により回転する水車を設け、前記水車と発電機と
を回転力伝達手段で連結した。さらに、回転力伝達手段
を、水車と発電機の回転軸同士をベルトで連結する手段
とした。また、発電機は、蓄電池及び直流−交流変換器
を介して、建物内の電気負荷側に接続されている。
【0005】
【作用】本発明は、建物の排水や雨水が、雨樋や雑排水
管を通って一時貯留槽に集積して貯められ、水車を回転
できる量貯留された時点で止水弁が開放されて鉛直下方
に排水が放水される。排水は、一時貯留槽から排水管を
通って鉛直下方に落下する。排水管の途中には水車室が
設けられ、排水はこの水車室を鉛直下方に落下通過す
る。水車室の通過時に、落下する排水と水車の羽根が衝
突して水車が回転する。排水は水車を回転させながら落
下してそのまま排水される。一方、排水により得られた
水車の回転力は、ベルト伝達手段等の回転力伝達手段に
より発電機に伝達され、この伝達された回転力を原動力
として発電機が稼働して発電される。発電機を蓄電池に
接続しておけば、上記要領で逐次発電した電気が蓄積さ
れ、さらに蓄電池に接続された建物内の電気負荷の求め
に応じて直流−交流変換器を介して電気が供給される。
【0006】
【実施例】本発明の実施例を図により説明する。本実施
例では、図1(a)に示すように、高層建物の地階最上
部分に排水用の一時貯留槽10が設けられている。高層
建物の屋上に設けたルーフドレイン20で集積された屋
上雨水は、立配管された雨樋21を自然流下して一時貯
留槽10に貯留されるようになっている。また、各階の
洗面所、台所の流し等の雑排水は、各階の雑排水の発生
場所で適宜フィルター等を介してゴミ等の異物が除か
れ、各階を縦貫する雑排水管30に排水されるようにな
っている。さらに、地階側で雑排水管30は一時貯留槽
10に連結され、各階の雑排水が一時貯留槽10に、前
記雨水とともに貯留されるようになっている。
【0007】一時貯留槽10の底面に設けた排水口(図
示せず)から、鉛直下方に向けて排水管40aが設けら
れている。排水管40aの途中には止水弁50が設けら
れている。本実施例では、止水弁50としてモーターバ
ルブ或はエアーバルブが使用され、一時貯留槽10内に
設けたセンサー(図示せず)により設定水量で止水弁5
0の自動開閉が行なわれるようになっている。止水弁5
0の開放により、貯留されていた排水が放水落下され
て、後記する水車60が回転されるようになっている。
上記設定水量は、発電機70で発電ができる程度に水車
60の持続回転が得られる貯水量に設定されている。因
に、本実施例では、50m3 の貯水量で止水弁50が開
放されるように設定されている。排水管40aは、毎秒
0.04m3 /sで排水が放水落下できるように管口径
が設定されている。
【0008】上記排水管40aの先は、図1(b)に示
すように、水車室61に連通されている。水車室61
は、本実施例では一時貯留槽10から10m下の鉛直直
下に設けられ、内部が空室のドラム状に形成されてい
る。水車室61内への流入排水が、このドラム状の水車
室61の中心部分から片側に外れた円弧状の外周部分を
上下に貫通して水車室61内を鉛直下方に落下通過でき
るように、水車室61の排水流入側及び排出側の円弧状
の外周部分には、流入排水管用接続管62a、排出排水
管用接続管62bが上下方向に口を開けてそれぞれ設け
られている。さらに、水車室61は、後記する発電機7
0とともに略矩形のケーシング63内に収納され、ケー
シング63の外側に上記流入排水管用及び排出排水管用
接続管62a、62bの管端側が突出させれられてい
る。
【0009】流入排水管用接続管62aの管端側が排水
管40aと、それぞれの管端のフランジ連結により接続
されている。さらに、排出排水管用接続管62bの管端
部分も、排水管40bの管端部分とフランジ連結され、
鉛直下方に向けて排水管40bが設けられている。排水
管40bの先は適宜排水本管等に接続されて、一時貯留
槽10から放水された排水が、排水管40a、水車室6
1及び排水管40bを流下して放水されるようになって
いる。尚、前記一時貯留槽10には溢水管11が設けら
れ、この溢水管11の先端が排水本管に接続され、一時
貯留槽10が溢れないようになっている。
【0010】水車室61内には、回転軸60aの周囲に
複数枚の羽根60bを設けた水車60が、羽根60b面
が上記水車室61を流下落下する排水により回転するよ
うに設けられている。また、回転軸60aの側方部分に
はプーリー60cが設けられている。さらに、水車室6
1外には発電機70が並んで設けられている。発電機7
0の回転軸70aにはプーリー60cより小口径のプー
リー70bが設けられ、上記プーリー60cとの間にベ
ルト80が掛けられている。このようなベルト伝達手段
により、水車61の回転力が発電機70に原動力として
伝達されている。
【0011】また、本実施例では、発電機70は蓄電池
90に接続され、蓄電池90はさらに直流−交流変換器
100に接続されている。このようにして、発電機70
で発電された電気が蓄電池90で蓄えられ、さらに直流
−交流変換器100で交流に変換されて建物内の電気負
荷側に接続されている。このようにして排水が一定量貯
留される都度発電される電気を一時的に蓄えて、必要に
応じて建物内の電気負荷側(例えば、揚水ポンプ)の電
源等に使用できる。
【0012】一方、有効落差Hmから毎秒Qm3 の水を
落下させたとき、水車効率ηr 、発電機効率ηG として
得られる発電機出力Pは理論的には次式で求められる。 P=9.8QHηr ηG (KW) 本実施例では、一時貯留槽10に貯水した50m3 の排
水を、止水弁50の開放により、毎秒0.04m3 で、
高さ10mから落下させるようになっている。そこで、
水車の効率を0.9、発電機の効率を0.95として計
算すると、本実施例の構成の発電装置から、3.35K
Wの電気が約20分間得られることが分かる。
【0013】また、上記実施例では、ベルト伝達により
水車60の回転力伝達を行なったが、水車60と発電機
70とを歯車を介して連結しても構わない。歯車は、発
電機70の回転数が水車60の回転数より多くなるよう
に組みあわせればよい。ベルト伝達手段に比べて歯車重
量が大きくなり易いので、プラスチック歯車等の軽量歯
車を使用すれば、基本的にはかかる歯車を使用した伝達
手段でも構わない。
【0014】
【発明の効果】本発明により、従来はそのまま放水され
ていた雨水等の建物の排水を、発電に利用できる。発電
した電気は、そのまま建物内の電気負荷部分に供給して
電力消費の一部が補える。また、本発電装置は雨水等の
排水が利用できるため、豪雨災害時の停電等においても
建物内の緊急自己発電装置として十分に機能が発揮でき
る。さらに、本発明では、雨水及び屋内排水の両方が使
用できるため、いずれか一方しか利用できない場合に比
べて発電機の稼働効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係る排水利用発電装置の系統図
(a)及び水車室部分を示した部分断面図(b)。
【符号の説明】
10 一時貯留槽 30 雑排水管 40a 排水管 40b 排水管 50 止水弁 60 水車 61 水車室 70 発電機 80 ベルト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 建物に設けた雨樋及び雑排水管と連結さ
    れて建物の排水を一時的に集積貯留する一時貯留槽を建
    物の下部に設け、一時貯留槽の排水口を止水弁を介して
    鉛直下方に向けて設けた排水管の上端に連通し、前記排
    水管の途中に鉛直下方に排水の通過可能な水車室を介在
    させるとともに、前記水車室に水車室を流下通過する排
    水により回転する水車を設け、前記水車と発電機とを回
    転力伝達手段で連結したことを特徴とする排水利用発電
    装置。
  2. 【請求項2】 回転力伝達手段が、水車と発電機との回
    転軸同士をベルトで連結した手段であることを特徴とす
    る請求項1に記載の排水利用発電装置。
  3. 【請求項3】 発電機は、蓄電池及び直流−交流変換器
    を介して、建物内の電気負荷側に接続されていることを
    特徴とする請求項1又は2に記載の排水利用発電装置。
JP7059942A 1995-02-23 1995-02-23 排水利用発電装置 Pending JPH08237997A (ja)

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JP7059942A JPH08237997A (ja) 1995-02-23 1995-02-23 排水利用発電装置

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