WO2005068831A1 - 落下水流利用の発電装置 - Google Patents

Abstract

　導入口（１２）から筒枠（１０）内側に流入した落下水流を、筒枠（１０）内側の落下水流の通路に沿って配置されたコンベヤの一方の側の巡回部（２２）外側に並ぶ開口部（３２）が上方を向く複数のバケット（３０）のそれぞれに流入させる。そして、その複数のバケット（３０）に流入させた落下水流の運動エネルギ及び位置エネルギを利用して、その複数のバケット（３０）が付設されたコンベヤの巡回部（２２）を巡回させる。そして、そのコンベヤ（２０）の巡回に伴って回転するコンベヤ（２０）を支持する回転軸（２４）に連結された発電機（４０）を回転させて、その発電機（４０）から電力を発生させる。

Description

明細書

落下水流利用の発電装置

技術分野

本発明は、 滝、 川堰等における落下水流の持つエネルギを有効利用して、 発電機を回転させる、 落下水流利用の発電装置に関する。

背景技術

地球環境に優しい、 クリーンなエネルギ源から電力を得る方策の一つとし て、 自然界から得られる落下水流を利用して、 水車を回転させることにより、 発電機を回転させる発電装置がある。

しかしながら、 従来の落下水流を利用して発電機を回転させる水車利用の 発電装置は、 いずれも、 その落下水流の持つエネルギを効率よく引き出すこ とが可能な構造をしてはおらず、 電力が大量消費される現代社会における、 電力需要を十分に満たすまでには、 至っていない。

本発明は、 このような課題に鑑みてなされたもので、 滝、 川堰等の自然 から得られる落下水流の持つエネルギを効率よく引き出すことを可能としこ 落下水流利用の発電装置であって、 従来の水車利用の発電装置に比べて、 そ の落下水流を利用して回転させる発電機から発生させる電力エネルギを、 大 幅に高めることのできる、 落下水流利用の発電装置を提供しようとするもの である。

発明の開示

このような目的を達成するために、 本発明の落下水流利用の発電装置は、 上端に落下水流を導入する導入口が開口し、下端に落下水流を排出する排出口 が開口した、 落下水流を通過させるほぼ垂直に^ する筒枠が備えられている。 筒枠内側の上下方向には、 コンべャが回転軸を介して巡回可能にループ状に張 設されている。 コンペャの巡回部外側の長手方向に沿っては、 落下水流を流人 させる複数のバケツトが、 その開口部をコンペャを巡回させる方向とは逆方向 に向けて、 所定のピッチで並べて付設されている。 コンペャの一方の側の巡回 部外側に並ぶ開口部が上方を向く複数のバケツトは、 筒枠上端の導入口から筒 枠内側に流入した落下水流が; Mする に沿って配置されている。 コンべャ を巡回可能に支持する回転軸であって、 コンペャの巡回に伴って回転する回転 車由には、 発電機が 結されている。

このような構造の落下水流利用の発電装置においては、 筒枠上端の導入口か ら筒枠内側に流入した落下水流が、 筒枠内側のコンペャの一方の側の巡回部外 側に並ぶ開口部が上方を向く複数のバケツトのそれぞれに流入する。 そして、 その複数のバケットに流入した落下水流の持つ位置エネルギ及び運動エネルギ (衝撃力〉 を受けて、 その複数のバケツトが付設されたコンペャの一方の側の 巡回部がバゲットと共に下方に向けて巡回する。 そして、 そのコンペャの巡回 部が巡回するのに伴って、 コンべャを巡回可能に支持する回転軸が回転する。 そして、 その回転軸に 吉された発電機が回転して、 その発電機から電力が発 生する。

コンべャの一方の側の巡回部外側に並ぶバゲット内に流入した落下水流は、 その落下水流を貯留したバケツトが、 コンペャの一方の仴！]の巡回部外側に合つ てコンべャの巡回部と共に下方に降下して、 コンべャ下端の巡回部外側におい て、 その開口部が下方を向いた状態となった際に、 バケツト外部に排出される。 そして、 その落下水流が、 筒枠下端の排出口を通して、 筒枠外部に排出される。 他方、 筒枠上端の導入口から筒枠内側に流入して、 バケツト内に流入せずに、 筒枠内側空間を通過する落下水流は、 筒枠下端の排出口を通して、 筒枠外部に そのまま排出される。

落下水流を排出して空となったバケツトは、 コンペャの他方の側の巡回部外 側をコンペャの巡回部と共に上方に巡回して、 コンべャの一方の側の巡回部外 側に再び移動、復帰する。

以下、 同様な動作が繰り返し行われる。 その際には、 筒枠上端の導入口から筒枠内側に流入した落下水流が: ®ϋする 通路に沿って配置されたコンべャの一方の側の巡回部外側に所定のピッチで並 ぶ開口部が上方を向く複数のバケツトのそれぞれに流入した落下水流が、 その 複数のバケツト内からバケツト外部に漏れ出さずに滞留したままの状態で、上 下に長いコンペャの一方の側の巡回部に沿ってコンペャの巡回部と共に下方に 向けて長距離に亙って降下し続ける。 そして、 その複数のパケット内に流入し た落下水流の持つ位置エネルギの多くが、 その落下水流を流入させた複数のバ ケットを介して、 その複数のバケツトが付設されたコンペャの巡回部に長時間 に亙って伝え続けられる。 それと同時に、 その複数のバケツト内に流入した落 下水流の持つ運動エネルギ （衝撃力） の多くも、 その落下水流が流入した複数 のバケツトを介して、 その複数のバケツトが付設されたコンペャの巡回部に長 時間に亙って伝え続けられる。 そして、 その複数のバケツト内に流入した落下 水流の持つ位置エネルギ及び 3l¾エネルギの多くが、 コンべャを巡回させる巡 回エネルギに有効転換される。 その結果、 その複数のバケツト内に流入した落 下水流の持つ位置エネルギ及び運動エネルギの多くを、 コンべャの回転軸に連 結された発電機を回転させるエネルギに無駄なく有効利用できる。

それに対して、 7j<車利用の発電装置においては、 落下水流の MB各を次々と通 過する水車の周囲に円輪状に並ぶ複数の各バケツト内に、 その開口部から落下

7流が流入して、 その複数の各バケツト内に落下水流が一時的に貯留された状 態になる。 そして、 その複数の各バケツト内に流入した落下水流の持つ位置ェ ネルギ及び運動エネルギ（衝撃力） を受けて、 水車が回転する。 そして、 その 7j<車の回転軸に連結された発電機が回転して、 その発電機から電力が発生する。 しかしながら、落下水流の a ^を次々と通過する水車の周囲に円輪状に並ぶ複 数の各バケツトは、 水車が回転するのに伴って、 その開口部が上方を向いた状 態からごく短時間のうちに下方を向いた状態となってしまう。 そして、 その複 数の各バケツト内に流入した落下水流が、 バケツト内に一時的に短時間貯留さ れるだけで、 その下方を向いた状態となった開口部からバケツト外部に^に 流出して、 バケツト内から短時間のうちに消失してしまう。 その結果、 τΚ車利 用の発電装置においては、落下水流の を次々と通過する水車の周囲に円輪 状に並ぶ複数の各バケット内に流入する落下水流の持つ位置エネルギ及び運動 エネルギ （衝撃力） のごく一部しか、水車を回転させるエネルギに有効利用で きない。

このような理由から、本発明の落下水流利用の発電装置によれば、 車を利 用して発電機を回転させる従来の発電装置と比べて、 その落下水流の持つ位置 エネルギ及び運動エネルギの多くを、発電機を回転させて、 電力を得るための エネルギに無駄なく有効活用可能となる。

本発明の落下水流利用の発電装置においては、 筒枠上端の導入口に、 落下水 流を導入口を通して筒枠内側に流入させるための、 ロート （漏斗） を付設す ると良い。

そうした場合には、 その導入口に付設されたロート内を介して、 落下水流 を、 導入口外部に漏らさずに、 導入口を通して、 筒枠内側に無駄なく円滑に 流入させることができる。

本発明の落下水流利用の発電装置においては、前記導入口を通して筒枠内側 に流入させる落下水流を一時貯留するためのストレージタンク （貯留タン ク） を、 設けると良い。

そうした場合には、 滝ゃ川堰等の自然界から得られる落下水流を、 ストレ ージタンクに一旦貯めた状態とした後に、 そのストレ一ジタンクに一旦貯留 した状態の落下水流を、 導入口を通して筒枠内側に流入させることができる。 そのために、 その自然界から得られる落下水流の量が安定せずに大小に変化 しても、 その落下水流を、 ストレージタンク内を介して、 筒枠内側に一定量 づっ安定させて流入させ続けることができる。 そして、 その筒枠内側に一定 量づっ安定して流入し続ける落下水流の持つ位置エネルギ及び運動エネルギ を利用して、 発電機をほぼ等速で安定させて回転させることができる。 そし て、 その発電機から一定量の電力を安定して得ることが可能となる。

本発明の落下水流利用の発電装置においては、前記コンべャの巡回部外側の 長手方向に沿って並べて付設された複数の各バケツトの開口部外側縁に、 落 下水流をバケツト内に流入させるためのガイド板を、 バケツトの胴部側とは 反対側の斜め外方に向けて起立させて備えると良い。

そうした場合には、 そのバケツトの開口部外側縁に備えられたガイド板を 利用して、 導入口から筒枠内側に流入した落下水流の多くを、 その落下水流 が通過する通路に沿って配置されたコンペャの一方の側の巡回部外側に並ぶ複 数のバゲットのそれぞれに、 その上方を向く開口部からバケツト外部にこぼさ ずに円滑に流入させることができる。 そして、 その落下水流の多くが、 コンペ ャの一方の側の巡回部外側に並ぶ複数の各バゲットのそれぞれに流入せずに、 筒枠内側を無駄に ¾1してしまうのを、 防ぐことができる。 そして、 その落下 水流の持つ位置エネルギ及び エネルギを、 コンべャを巡回させるエネルギ に有効活用できなくなるのを、 防ぐことができる。

本発明の発電装置においては、 前記コンペャを、 チェーンとスプロケット とを組み合わせたものから構成すると良い。

そうした場合には、 そのチェーンとスプロケットとの組み合わせからなる コンべャを、 筒枠内側を通過する潤滑剤として働く落下水流により、 スリツ プさせずに、 上下方向に的確に巡回させることができる。 そして、 そのチェ ーンの巡回に伴って、 チェーンを支持するスプロケットの回転軸に連結され た発電機を、 チヱーンの巡回方向に確実に回転させることができる。 その際 には、 筒枠内側を通過する潤滑剤として働く落下水流を用いて、 チヱ一ンを スプロケッ ト周囲を嚙み合い抵抗少なく円滑に巡回させることができる。

図面の簡単な説明 第 1図は本発明の落下水流利用の発電装置の概略構造を示す正面断面図で あり、 第 2図は本発明の落下水流利用の発電装置の側面図であり、 第 3図は 本発明の他の落下水流利用の発電装置の概略構造を示す正面断面図である。

発明を実施するための最良の形態

次に、本発明を実施するための最良の形態を、 図面に従って説明する。 第 1図と第 2図には、本発明の落下水流利用の発電装置の好適な実施の形態 が示されている。

この発電装置には、 上端左側に落下水流を導入する導入口 1 2が開口し、下 端に落下水流を排出する排出口 1 4が広く開口した、 ほぼ垂直に^ Ϊする筒枠 1 0が備えられている。 筒枠 1 0内側の上下方向には、上下に長いコンペャ 2 0が巡回可能にループ状に張設されている。 コンペャの巡回部 2 2は、 筒枠 1 0内側空間の横方向に貫通させて架設された上下一対の回転軸 2 4、 2 6の周 囲に、巡回可能に支持されている。 コンペャの巡回部 2 2外側の長手方向に沿 つては、 落下水流を流入させる複数のバケツト 3 0が、 その開口部 3 2をコン べャ 2 0の巡回方向とは逆方向に向けて、所定のピッチで並べて付設されてい る。 コンペャの一方の側の巡回部 2 2外側に並ぶ開口部 3 2が上方を向く複数 のバケツト 3 0は、 筒枠上端の導入口 1 2から筒枠 1 0内側に流入した落下水 流が通過する ®{¾に沿って配置されている。 コンペャ 2 0の巡回に伴って回転 するコンペャの巡回部 2 2上端を支持する回転軸 2 4には、 発電機 4 0が連結 されている。 発電機 4 0と回転軸 2 4とは、 チヱーン 4 2、 スプロケット 4 4 及び増速機 5 0を介して、 発電機の駆動軸 4 6に ¾吉されている。 そして、 コ ンべャの巡回部 2 2の巡回に伴って回転する回転軸 2 4の回転力を受けて、 発 電機 4 0力 増速機 5 0等を介して、 高速回転する構造をしている。 発電機 4 0脇部には、 蓄電器 6 0が備えられていて、 その蓄電器 6 0に発電機 4 0から 発生させた電力を一時貯留できる構造をしている。 第 1図と第 2図に示した落下水流利用の発電装置は、 以上のように構成され ていて、 この発電装置においては、 筒枠上端左側の導入口 1 2から筒枠 1 0内 側に流入した落下水流を、 筒枠 1 0内側の落下水流の通各に沿って配置された コンペャの一方の側の巡回部 2 2外側に並ぶ開口部 3 2が上方を向く複数のバ ケット 3 0のそれぞれに流入させることができる。 そして、 その複数のバケツ ト 3 0に流入させた落下水流の運動エネルギ及び位置エネルギを利用して、 そ の複数のバケツト 3 0が付設されたコンペャの一方の側の巡回部 2 2を下方に 向けて巡回させることができる。 そして、 コンペャの巡回部 2 2を上下一対の 回転軸 2 4、 2 6の周囲を上下方向に巡回させることができる。 そして、 その コンペャの巡回部 2 2が巡回するのに伴って、 そのコンペャ 2 0を巡回可能に 支持する上部の回転軸 2 4を回転させることができる。 そして、 その上部の回 転軸 2 4に増速機 5 0等を介して: 吉された発電機 4 0を高速回転させて、 そ の発電機 4 0から電力を発生させることができる。 発電機 4 0から発生させた 電力は、 蓄電器 6 0に一時貯留できる。

筒枠上端左側の導入口 1 2から筒枠 1 0内側に流入して、 コンべャの一方の 側の巡回部 2 2外側に並ぶバケツト 3 0内に流入した落下水流は、 その落下水 流を貯留したバケツト 3 0が、 コンペャの一方の側の巡回部 2 2外側に沿って コンべャの巡回部 2 2と共に下方に降下して、 コンべャ下端の巡回部 2 2外側 において、 そのパケットの開口部 3 2が下方を向いた状態となった際に、 その 開口部 3 2からバケツト 3 0外部に排出できる。 バケツト 3 0外部に排出され た落下水流は、 筒枠下端の排出口 1 4を通して、 筒枠 1 0外部に排出できる。 他方、 筒枠上端左側の導入口 1 2から筒枠 1 0内側に流入して、 バケツト 3 0 内に流入せずに、 筒枠 1 0内側空間を する落下水流は、 筒枠下端の排出口 1 4を通して、 筒枠 1 0外部にそのまま排出できる。 落下水流を排出して空となったバケツト 3 0は、 コンペャの他方の側の巡回 部 2 2外側を巡回部 2 2と共に上方に巡回させて、 コンペャの一方の側の巡回 部 2 2外側に再び移動、復帰させることができる。

以下、 同様な動作を繰り返し行うことができる。

その際には、 筒枠上端左側の導入口 1 2から筒枠 1 0内側に流入した落下水 流が通過する 3¾に沿って配置されたコンペャの一方の側の巡回部 2 2外側に 所定のピッチで並ぶ開口部 3 2が上方を向く複数のバケツト 3 0のそれぞれに 流入した落下水流を、 その複数のバケツト 3 0内からバケツト 3 0外部に流出 させずに滞留させたままの状態で、上下に長 ヽコンべャの一方の側の巡回部 2 2外側に沿ってコンペャの巡回部 2 2と共に下方に向けて長距離に亙って降下 させ続けることができる。 そして、 その複数のバゲット 3 0内に流入した落下 水流の持つ位置エネルギの多くを、 その落下水流が流入した複数のバケツト 3 0を介して、 その複数のバケツト 3 0が付設されたコンペャの巡回部 2 2に長 時間に亙って伝え続けることができる。 それと同時に、 その複数のバゲット 3 0内に流入した落下水流の持つ運動エネルギ （衝撃力） の多くを、 その落下水 流を流入した複数のバケツト 3 0を介して、 その複数のバケツト 3 0が付設さ れたコンペャの巡回部 2 2に長時間に亙って伝え続けることができる。 そして、 その複数のバケツト 3 0内に流入した落下水流の持つ位置エネルギ及び運動ェ ネルギの多くを、 コンペャ 2 0を巡回させる巡回エネルギに有効転換できる。 その結果、 その複数のバゲット 3 0内に流入した落下水流の持つ位置エネルギ 及び運動エネルギの多くを、 コンべャの回転軸 2 4に遍吉された発電機 4 0を 回転させるエネルギ、 即ち電力エネルギに無駄なく有効利用可能となる。

この落下水流利用の発電装置においては、 第 1図に示したように、 筒枠上端 の導入口 1 2にロート 7 0を付設して、 自然界から得られる落下水流を、 導 入口 1 2外部に漏らさずに、 導入口 1 2を通して、 筒枠 1 0内側に無駄なく 円滑に流入させることができるようにすると良い。 また、 この落下水流利用の発電装置においては、 第 3図に示したように、 そ の導入口 1 2を通して筒枠 1 0内側に流入させる落下水流を一時貯留するた めの大型のストレ一ジタンク 8 0を、設けると良い。 そして、 滝ゃ川堰等の 自然界から得られる落下水流を、 ストレ一ジタンク 8 0に一旦貯めた状態と した後に、 そのストレージタンク 8 0に一旦貯留した状態の落下水流を、 導 入口 1 2を通して筒枠 1 0内側に流入させる構造とすると良い。 そして、 そ の滝ゃ川堰等の自然界から得られる落下水流の量が安定せずに大小に変ィ匕し ても、 その自然界から得られる落下水流を、 ストレージタンク 8 0内を介し て、 筒枠 1 0内側に一定量づっ安定させて流入させ続けることができるよう にすると良い。 そして、 その筒枠 1 0内側に一定量づっ安定して流入し続け る落下水流の持つ位置エネルギ及び運動エネルギを利用して、 発電機 4 0を ほぼ等速で回転させて、 その発電機 4 0から一定量の電力が安定して得られ るようにすると良い。 そうした際には、 第 3図に示したように、 ストレージ タンクの落下水流の排出路 8 2に、 バルブ 8 4を付設すると良い。 そして、 そのバルブ 8 4の開閉度を広狭に調整して、 ストレージタンク 8 0から筒枠 1 0内側に流入させる落下水流の量が過大又は過小とならないように的確に 調整できるようにすると良い。

また、 この落下水流利用の発電装置は、 ロート 7 0とストレ一ジタンク 8 0 との両方を併せ持つ構造とすることも可能であり、 そのようにすれば、 その ロート 7 0とストレージタンク 8 0との両方の作用を併せ持つ落下水流利用 の発電装置を ί¾Ι共できる。

また、 この落下水流利用の発電装置においては、 第 1図や第 3図に示したよ うに、 コンペャの巡回部 2 2外側の長手方向に沿って並べて付設された複数 の各バケツ 卜の開口部 3 2外側縁に、 落下水流をバケツト 3 0内に円滑に流 入させるためのガイド板 3 8をバゲット 3 0の胴部側とは反対側の斜め外方 に向けて起立させて備えると良い。 そして、 そのガイド板 3 8を利用して、 導入口 1 2から筒枠 1 0内側に流入させる落下水流の多くを、 その落下水流 が通過する通路に沿つて配置されたコンべャの一方の側の巡回部 2 2外側に並 ぶ複数のバケット 3 0のそれぞれに、 その上方を向く開口部 3 2からバケット 3 0外部に漏らさずに円滑に流入させることができるようにすると良い。 そし て、 その落下水流の多くが、 コンペャの一方の側の巡回部 2 2外側に並ぶ複数 の各バケツト 3 0のそれぞれに流入せずに、 筒枠 1 0内側を無駄に通過してし まうのを、 防ぐことができるようにすると良い。 そして、 その落下水流の持つ 位置エネルギ及び運動エネルギの多くを、 コンべャの巡回部 2 2を巡回させる エネルギに有効活用できるようにすると良い。

また、 この発電装置においては、 第 1図や第 3図に示したように、 コンペ ャ 2 0を、 チェーンとスプロケットとを組み合わせたものから構成して、 そ のコンペャ 2 0を、 筒枠 1 0内側を通過する潤滑剤として働く落下水流によ り、 スリップさせずに、 上下方向に的確に巡回させることができるようにす ると良い。 そレて、 そのコンペャ 2 0を構成しているチェーンの巡回に伴つ て、 チェーンを支持するスプロケットの回転軸 2 4に連結された発電機 4 0 を、 チヱ一ンの巡回方向に確実に回転させることができるようにすると良い。 その際には、 筒枠 1 0内側を通過する潤滑液として働く落下水流を用いて、 チヱ一ンをスプロケッ ト周囲を嚙み合い抵抗少なく円滑に巡回させることが できるようにすると良い。

また、 この発電装置においては、 第 1図や第 3図に示したように、発電機 4 0、 増速機 5 0、 蓄電器 6 0などを、 筒枠 1 0外側上部に備えると良い。 そし て、 それらの発電機 4 0、 增速機 5 0、蓄電器 6 0などに、 落下流水の一部が 降りかかるのを、 筒枠 1 0周壁などにより的確に防ぐようにすると良い。 そし て、 それらの発電機 4 0、 增速機 5 0、 蓄電器 6 0などが、 落下流水の灘を 受けて、 故障するのを、 防ぐようにすると良い。

産業上の利用可能性

訂正された用紙 (規則 91) 本発明の落下水流利用の発電装置は、 自然界から得られるエネルギを利用 して発電する地球環境に優しい省エネ対策用の電力供給源として、 広く有効 利用可能である。

Claims

請求の範囲

1. 上端に落下水流を導入する導入口が開口し、 下端に落下水流を排出 する排¾口が開口した、 落下水流を通過させるほぼ垂直に起立する筒枠と、 該筒枠¾側の上下方向に回転軸を介して巡回可能にループ状に張設されたコ ンべャと、 該コンペャの巡回部外側の長手方向に沿って所定のピッチで並べ て付設された落下水流を流入させる複数のバケツ卜であって、 その開口部が コンペャの巡回方向とは逆方向を向く複数のバケツトと、 前記コンペャの巡 回部の巡回に伴って回転するコンべャを支持する回転軸に連結された発電機 とが備えられて、 前記コンべャの一方の側の巡回部外側に並ぶ開口部が上方 を向く複数のバケットが、 前記導入口から筒枠内側に流入した落下水流が通 過する通路に沿つて配置されたことを特徴とする落下水流利用の発電装置。

2. 前記筒枠上端の導入口に、 落下水流を導入口を通して筒枠内側に流 入させるための、 ロー卜が付設されたことを特徴とする請求の範囲第 1項記 載の落" F水流利用の発電装置。

3. 前記導入口を通して筒枠内側に流入させる落下水流を一時貯留する ためのストレージタンクが設けられことを特徴とする請求の範囲第 1項又は 第 2項己載の落下水流利用の発電装置。

4. 前記コンべャの巡回部外側の長手方向に沿って並べて付設された複 数の各バケツトの開口部外側縁に、 落下水流をバケツト内に流入させるため のガイド板が、 バケツトの胴部側とは反対側の斜め外方に向けて起立させて 備えられたことを特徴とする請求の範囲第 1項、 第 2項又は第 3項記載の落 下水流禾【J用の発電装置。

5. 前記コンペャが、 チェーンとスプロケットとの組み合わせからなる ものであることを特徴とする請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 3項又は第 4項 記載の落下水流利用の発電装置。