WO2019193944A1 - Power generation device and air intake device - Google Patents

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鉄兵 岡村
新悟 土井
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ときまたぎホールディングス株式会社
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Abstract

This power generation device 1 is provided with a main body 2 having an air intake port 25 for external air. The power generation device 1 takes in external air from the air intake port 25 and generates power by using a liquid flow to obtain negative pressure within the main body 2. It is thus possible to use the liquid flow to take external air into the main body 2 and use the flow of said external air to generate power instead of using the liquid flow to directly generate power. Consequently, it is possible to generate power continuously when the power generation device 1 is installed at a location such as a river having a constant liquid flow. In addition, as a result of using a flow of external air taken into the main body 2, it is possible to keep a power generation unit away from a liquid flow and thus reduce the risk of the power generation unit being brought into contact with the liquid flow. Mechanical energy loss and machine wear can also be reduced because the present invention does not comprise an acceleration mechanism.

Description

発電装置及び吸気装置Power generation device and intake device
　本発明は、液流を用いて発電を行う発電装置、及び、液流を用いて吸気を行う吸気装置に関するものである。 The present invention relates to a power generation device that generates power using a liquid flow, and an intake device that performs air intake using a liquid flow.
　発電装置としては、風力発電や水力発電などの各種発電方法を用いた装置が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。 As the power generation apparatus, an apparatus using various power generation methods such as wind power generation and hydropower generation has been proposed (for example, see Patent Document 1 below).
　風力発電では、風の力を利用して発電を行うため、風が生じていない状態では発電を行うことができない。したがって、風力発電には、連続的に発電を行うことができないという課題がある。 Wind power generation uses wind power to generate power, so power generation cannot be performed in the absence of wind. Therefore, there is a problem that wind power generation cannot continuously generate power.
　一方、水力発電では、一般的に大きな高低差を利用するため、大きな設備が必要となる。小さな高低差で水力発電を行うことも可能ではあるが、その場合、発電規模は小さくなり流水中の異物を取り除いたり、増速機のような消耗する機械の維持管理の負担が便益に見合わないことが多い。また増速機の機械損失が生じるため発電効率が落ちることがある。また形式によっては発電部が浸水するリスクがあるという課題がある。 On the other hand, in hydropower generation, a large facility is generally required to use a large height difference. Although it is possible to perform hydropower generation with a small height difference, in that case, the scale of power generation will be reduced, and the burden of maintenance of consumable machines such as gearboxes will be commensurate with the benefits. Often not. In addition, the mechanical efficiency of the gearbox may occur, which may reduce the power generation efficiency. Moreover, there exists a subject that there exists a risk that a power generation part will be flooded depending on a form.
特開昭５８－１８５６９号公報JP 58-18869
　上記のように、従来の発電装置では、風力においては連続的に発電を行うことができない、水力においては流水中の異物の処理、消耗する機械の維持管理、増速機の機械損失による発電電力の低下、発電部の浸水のリスクという課題があった。また、発電装置に限らず、外気を吸気するための吸気装置においても、電源を必要とせず連続的に安定した吸気を行うことができるような構成が望まれている。 As described above, conventional power generation devices cannot generate power continuously with wind power, and with hydropower, the generation of foreign materials in running water, maintenance of consumable machines, and mechanical loss of gearboxes. There was a problem of a decrease in the risk of inundation of the power generation unit. In addition, not only the power generation apparatus but also an intake apparatus for taking in outside air is desired to have a configuration capable of continuously taking in air without requiring a power source.
　本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、連続的に吸気を行い、発電を行うことができる発電装置を提供することを目的とする。また、本発明は、流水中の異物の処理や消耗する機械の維持管理を軽減し、かつ発電部の浸水のリスクを低減した発電を行うことができる発電装置を提供することを目的とする。また、本発明は、電源を用いずに連続的に安定した吸気を行うことができる吸気装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the electric power generating apparatus which can inhale continuously and can generate electric power. It is another object of the present invention to provide a power generation apparatus capable of generating power with reduced processing of foreign matter in running water and maintenance of a consumable machine and with reduced risk of inundation of a power generation unit. It is another object of the present invention to provide an intake device that can perform continuous and stable intake without using a power source.
（１）本発明に係る発電装置は、外気の吸気口を有する本体を備える。前記発電装置は、液流を用いて前記本体内を負圧にすることにより、前記吸気口から外気を吸い込ませて発電する。 (1) A power generator according to the present invention includes a main body having an intake port for outside air. The power generation device generates electric power by sucking outside air from the intake port by setting the inside of the main body to a negative pressure using a liquid flow.
　このような構成によれば、液流を用いて直接発電を行うのではなく、液流を用いて本体内に外気を吸い込ませ、その外気の流れを用いて発電を行うことができる。したがって、川などの常に液流がある場所に本発明の発電装置を設置すれば、連続的に吸気を行い、発電を行うことができる。 According to such a configuration, it is possible not to directly generate power using a liquid flow, but to suck outside air into the main body using the liquid flow and generate power using the flow of the outside air. Therefore, if the power generation device of the present invention is installed in a place such as a river where there is always a liquid flow, it is possible to continuously inhale and generate power.
（２）前記発電装置は、前記吸気口から外気が吸い込まれることにより回転する気流回転体をさらに備えていてもよい。この場合、前記発電装置は、液流を用いて前記本体内を負圧にすることにより、前記吸気口から外気を吸い込ませ、それに伴う前記気流回転体の回転により発電してもよい。 (2) The power generation device may further include an air current rotating body that rotates when outside air is sucked from the air inlet. In this case, the power generation device may generate external pressure by sucking outside air from the intake port by making the inside of the main body into a negative pressure by using a liquid flow, and accompanying rotation of the airflow rotator.
　このような構成によれば、液流を用いて本体内に外気を吸い込ませ、その外気の流れを用いて気流回転体を回転させることにより発電を行うことができる。これにより、液流を用いて回転体を直接回転させるよりも流水中の異物の処理や消耗する機械の維持管理を軽減し、かつ発電部の浸水のリスクを低減して効率よく気流回転体を回転させて発電を行うことができる。また前記吸気口の大きさを調整し外気の流速を早くすることで、気流回転体の回転速度を上げることが可能であり、低落差の水力発電で用いられる増速装置を省略することができ、消耗する機械の維持管理を低減することができる。また増速機を用いた場合の効率より水力を風力に変換する効率が勝る条件においてはより効率の高い発電ができる。 According to such a configuration, it is possible to generate electric power by sucking the outside air into the main body using the liquid flow and rotating the airflow rotating body using the flow of the outside air. This reduces the risk of inundation of the power generation unit and reduces the risk of flooding in the power generation unit more efficiently than the direct rotation of the rotating body using liquid flow. It can be rotated to generate electricity. In addition, by adjusting the size of the inlet and increasing the flow rate of the outside air, it is possible to increase the rotational speed of the airflow rotating body, and it is possible to omit the speed increasing device used in low-head hydropower generation. , Can reduce the maintenance of consumable machines. In addition, more efficient power generation can be performed under the condition that the efficiency of converting hydraulic power into wind power is higher than the efficiency when using a speed increaser.
（３）前記発電装置は、液流により回転する液流回転体をさらに備えていてもよい。この場合、前記発電装置は、前記吸気口から外気を吸い込ませることによる発電に加え、前記液流回転体の回転により発電してもよい。 (3) The power generation device may further include a liquid flow rotating body that rotates by a liquid flow. In this case, the power generation device may generate power by rotating the liquid rotating body in addition to power generation by sucking outside air from the intake port.
　このような構成によれば、液流を用いて気流回転体及び液流回転体を回転させ、それぞれの回転により発電を行うことができるため、より多様な発電特性を有する発電装置となる。またそれぞれの発電機に接続する電力負荷を変化させることで液流回転体、気流回転体、吸気量のより複雑な調整が可能となる。 According to such a configuration, since the air flow rotator and the liquid flow rotator can be rotated using the liquid flow and power can be generated by the respective rotations, the power generation device having more various power generation characteristics can be obtained. Further, by changing the power load connected to each generator, more complicated adjustment of the liquid rotator, the air rotator, and the intake air amount becomes possible.
（４）前記発電装置は、前記液流回転体の回転に対する負荷を調整する電気的もしくは動力的な負荷調整機構をさらに備えていてもよい。 (4) The power generation device may further include an electric or dynamic load adjustment mechanism that adjusts a load with respect to the rotation of the liquid flow rotating body.
　このような構成によれば、液流回転体の回転に対する負荷を調整することにより、液流を制御することができる。例えば発電装置を水門に設置した場合、水門を通過する液流により液流回転体を回転させて発電を行うことができるとともに、液流回転体に対する負荷を大きくすれば、水門を通過する液流を減少又は遮断させ、水門としての機能を実現することができる。また同様の負荷調整により吸気能力も調整することができる。 According to such a configuration, the liquid flow can be controlled by adjusting the load with respect to the rotation of the liquid flow rotating body. For example, when the power generation device is installed in a sluice, power can be generated by rotating the liquid rotator by the liquid flow passing through the sluice, and if the load on the liquid rotator is increased, the liquid flow passing through the sluice The function as a sluice can be realized. The intake capacity can also be adjusted by the same load adjustment.
（５）前記吸気口から吸い込まれる外気が、液体中に気泡となって取り込まれてもよい。 (5) The outside air sucked from the intake port may be taken in as bubbles in the liquid.
　このような構成によれば、河川などで使用した場合、水中に気泡となって取り込まれる外気により曝気が起きることで微生物による水中の有機物の分解が進み、流水を浄化することができる。これにより、浄化装置としての機能を発電装置に付加することができる。 According to such a configuration, when used in a river or the like, aeration occurs due to the outside air taken in as bubbles in the water, so that decomposition of organic substances in the water by microorganisms proceeds and the flowing water can be purified. Thereby, the function as a purification apparatus can be added to a power generator.
（６）本発明に係る吸気装置は、外気の吸気口を有する本体と、液流により回転する液流回転体とを備える。前記吸気装置は、液流により前記液流回転体を回転させ、前記本体内を負圧にすることにより、前記吸気口から外気を吸い込ませる。 (6) An intake device according to the present invention includes a main body having an intake port for outside air, and a liquid flow rotating body that rotates by a liquid flow. The intake device sucks outside air from the intake port by rotating the liquid flow rotating body by a liquid flow to make the inside of the main body have a negative pressure.
　このような構成によれば、液流を用いて液流回転体を回転させ、本体内を負圧にすることにより、電源を用いずに吸気を行うことができる。また、川などの常に液流がある場所に本発明の吸気装置を設置すれば、連続的に安定した吸気を行うことができる。 According to such a configuration, it is possible to perform intake air without using a power source by rotating the liquid flow rotator using the liquid flow and setting the inside of the main body to a negative pressure. In addition, if the intake device of the present invention is installed in a place where there is always a liquid flow such as a river, continuous and stable intake can be performed.
　本発明に係る発電装置によれば、液流を用いて本体内に外気を吸い込ませ、その外気の流れを用いて発電を行うことにより、連続的に吸気を行い、発電を行うことができる。また前記吸気口の大きさを調整し外気の流速を早くすることで、気流回転体の回転速度を上げることが可能であり、低落差の水力発電で用いられる増速装置を省略することができ、消耗する機械の維持管理を低減することができる。また増速機を用いた場合の効率より水力を風力に変換する効率が勝る条件においてはより効率の高い発電ができる。
　また、本発明に係る吸気装置によれば、液流を用いて液流回転体を回転させ、本体内を負圧にすることにより、電源を用いずに連続的に安定した吸気を行うことができる。 According to the power generation device of the present invention, by sucking outside air into the main body using a liquid flow and performing power generation using the flow of the outside air, it is possible to continuously inhale and generate power. In addition, by adjusting the size of the inlet and increasing the flow rate of the outside air, it is possible to increase the rotational speed of the airflow rotating body, and it is possible to omit the speed increasing device used in low-head hydropower generation. , Can reduce the maintenance of consumable machines. In addition, more efficient power generation can be performed under the condition that the efficiency of converting hydraulic power into wind power is higher than the efficiency when using a speed increaser.
Further, according to the intake device according to the present invention, the liquid flow rotating body is rotated using the liquid flow, and the inside of the main body is set to a negative pressure, so that the stable intake can be performed continuously without using the power source. it can.
本発明の第１実施形態に係る発電装置の斜視図である。It is a perspective view of the power generator concerning a 1st embodiment of the present invention. 図１の発電装置の正面図である。It is a front view of the electric power generating apparatus of FIG. 図２の発電装置のＡ－Ａ断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of the power generation device of FIG. 2. 発電装置の設置例を示した概略図である。It is the schematic which showed the example of installation of the electric power generating apparatus. 本発明の第２実施形態に係る発電装置の斜視図である。It is a perspective view of the electric power generating apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図５の発電装置の正面図である。It is a front view of the electric power generating apparatus of FIG. 図６の発電装置のＢ－Ｂ断面図である。FIG. 7 is a BB cross-sectional view of the power generation device of FIG. 6. 発電装置の設置例を示した概略図である。It is the schematic which showed the example of installation of the electric power generating apparatus.
１．発電装置の第１実施形態
　図１は、本発明の第１実施形態に係る発電装置１の斜視図である。図２は、図１の発電装置１の正面図である。図３は、図２の発電装置１のＡ－Ａ断面図である。図４は、発電装置１の設置例を示した概略図である。この発電装置１は、円筒状の本体２を備えており、当該本体２を液中に設置することにより、その液流を用いて発電を行うことができる。本体２は、川などの水の中に設置されてもよいし、水以外の液体の中に設置されてもよい。 1. First Embodiment of Power Generation Device FIG. 1 is a perspective view of a power generation device 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view of the power generator 1 of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of the power generator 1 of FIG. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an installation example of the power generation device 1. The power generation device 1 includes a cylindrical main body 2, and by installing the main body 2 in the liquid, power generation can be performed using the liquid flow. The main body 2 may be installed in water such as a river, or may be installed in a liquid other than water.
　本体２の一方の端面は、第１端面壁２１により覆われている。また、本体２の他方の端面は、第２端面壁２２により覆われている。第１端面壁２１には、流入口２３が形成されており、当該流入口２３から本体２内に液体を流入させることができる。第２端面壁２２には、流出口２４が形成されており、本体２内の液体は当該流出口２４から流出する。すなわち、この発電装置１は、流入口２３から本体２内を介して流出口２４へと流れる液体の液流を用いて、発電を行うことができるようになっている。 One end face of the main body 2 is covered with a first end face wall 21. The other end face of the main body 2 is covered with a second end face wall 22. An inflow port 23 is formed in the first end surface wall 21, and a liquid can flow into the main body 2 from the inflow port 23. An outlet 24 is formed in the second end wall 22, and the liquid in the main body 2 flows out from the outlet 24. That is, the power generation device 1 can generate power using a liquid flow of liquid flowing from the inlet 23 to the outlet 24 through the main body 2.
　本体２内には、流入口２３から流入する液体の液流により回転する液流回転体３が設けられている。液流回転体３は、円筒状の軸部３１と、軸部３１の外周面に形成された羽根部３２とを有している。軸部３１は、本体２の中心軸線に沿って延びる回転軸３３に対して同軸上に取り付けられている。回転軸３３の両端部は、本体２の外部に設けられた軸受３４により、それぞれ回転可能に保持されている。 In the main body 2, a liquid flow rotating body 3 that is rotated by the liquid flow of the liquid flowing in from the inlet 23 is provided. The liquid flow rotating body 3 includes a cylindrical shaft portion 31 and a blade portion 32 formed on the outer peripheral surface of the shaft portion 31. The shaft portion 31 is coaxially attached to a rotating shaft 33 that extends along the central axis of the main body 2. Both ends of the rotary shaft 33 are rotatably held by bearings 34 provided outside the main body 2.
　羽根部３２は、軸部３１の外周面に対して螺旋状に形成されている。具体的には、羽根部３２は、軸部３１の一端部から他端部まで、均一な高さで軸部３１の外周面上を螺旋状に延びている。羽根部３２の基端縁は軸部３１の外周面に結合され、羽根部３２の先端縁は本体２の内周面に対向している。羽根部３２の先端縁と本体２の内周面との隙間は非常に小さく、羽根部３２を挟んで軸線方向に隣り合う空間３５同士で液体が容易に流れ込むのを防止できるようになっている。 The blade portion 32 is formed in a spiral shape with respect to the outer peripheral surface of the shaft portion 31. Specifically, the blade portion 32 extends spirally on the outer peripheral surface of the shaft portion 31 at a uniform height from one end portion to the other end portion of the shaft portion 31. The base end edge of the blade portion 32 is coupled to the outer peripheral surface of the shaft portion 31, and the tip end edge of the blade portion 32 faces the inner peripheral surface of the main body 2. The gap between the tip edge of the blade portion 32 and the inner peripheral surface of the main body 2 is very small, so that liquid can be prevented from easily flowing between the spaces 35 adjacent to each other in the axial direction across the blade portion 32. .
　図２に示すように、流入口２３は、本体２の円形の端面における下半分に対向する領域内に設けられている。したがって、流入口２３から本体２内に流入する液体は、本体２内における中心軸線よりおおよそ下側の領域を通って流出口２４側へと送られ、流出口２４から本体２の外部に流出する。より具体的には、本体２内の中心軸線よりも下側の領域において羽根部３２を挟んで軸線方向に隣り合う複数の空間３５内に、それぞれ液体が溜まった状態となり、液流により羽根部３２が流出口２４側に押されて液流回転体３が回転する。この液流回転体３の回転に伴って、各空間３５内の液体が流出口２４側へと順次送られる。 As shown in FIG. 2, the inlet 23 is provided in a region facing the lower half of the circular end surface of the main body 2. Therefore, the liquid flowing into the main body 2 from the inlet 23 is sent to the outlet 24 through the region approximately below the central axis in the main body 2 and flows out of the main body 2 from the outlet 24. . More specifically, in a region below the central axis in the main body 2, liquid is accumulated in each of a plurality of spaces 35 adjacent to each other in the axial direction across the blade portion 32, and the blade portion is caused by the liquid flow. 32 is pushed by the outlet 24 side, and the liquid flow rotary body 3 rotates. As the liquid flow rotating body 3 rotates, the liquid in each space 35 is sequentially sent to the outlet 24 side.
　第１端面壁２１には、本体２の円形の端面における上半分に対向する領域内に吸気口２５が形成されている。この吸気口２５は、本体２内に外気を取り込むための開口である。液流によって液流回転体３が回転すると、本体２内が負圧となり、吸気口２５から外気が吸い込まれる。吸気口２５から本体２内に吸い込まれた外気は、本体２内の中心軸線よりも上側の領域において、羽根部３２を挟んで軸線方向に隣り合う複数の空間３６内を通って、第２端面壁２２側から排気される。 The first end face wall 21 has an air inlet 25 formed in a region facing the upper half of the circular end face of the main body 2. The intake port 25 is an opening for taking outside air into the main body 2. When the liquid rotator 3 is rotated by the liquid flow, the inside of the main body 2 becomes negative pressure, and outside air is sucked from the intake port 25. The outside air sucked into the main body 2 from the intake port 25 passes through the plurality of spaces 36 adjacent to each other in the axial direction across the blade portion 32 in the region above the central axis in the main body 2, and reaches the second end. It exhausts from the surface wall 22 side.
　吸気口２５の近傍には、気流回転体４が設けられている。気流回転体４は回転可能に保持されており、吸気口２５から本体２内に吸い込まれる外気の風力によって回転する。発電装置１は、気流回転体４の回転に伴って発電を行う発電部（図示せず）を備えている。このように、本実施形態に係る発電装置１は、液流を用いて本体２内を負圧にすることにより、吸気口２５から外気を吸い込ませ、それに伴う気流回転体４の回転により発電を行うことができるようになっている。 Near the intake port 25, an airflow rotating body 4 is provided. The airflow rotator 4 is rotatably held, and is rotated by wind force of outside air sucked into the main body 2 from the air inlet 25. The power generation device 1 includes a power generation unit (not shown) that generates power with the rotation of the airflow rotating body 4. As described above, the power generation device 1 according to the present embodiment draws outside air from the intake port 25 by making the inside of the main body 2 negative by using a liquid flow, and generates power by rotating the airflow rotator 4 associated therewith. Can be done.
　流入口２３は、本体２の円形の端面における下半分に対向する領域内において、回転軸３３を中心とする円弧状に形成されることにより、大きく開口している。一方、吸気口２５は、流入口２３よりも小さい開口であり、本体２の円形の端面における上半分に対向する領域内において、できるだけ流入口２３から離した位置に形成されている。 The inflow port 23 has a large opening by being formed in an arc shape centered on the rotation shaft 33 in a region facing the lower half of the circular end surface of the main body 2. On the other hand, the intake port 25 is an opening smaller than the inflow port 23, and is formed at a position as far as possible from the inflow port 23 in a region facing the upper half of the circular end surface of the main body 2.
　図４に示すように、流入口２３は、当該流入口２３に流入する液体の液面６よりも低い位置に設けられ、吸気口２５は、流入口２３に流入する液体の液面６よりも高い位置に設けられている。気流回転体４は、吸気口２５の近傍に設けられることにより、流入口２３に流入する液体の液面６よりも高い位置に設けられている。ただし、吸気口２５に連通する配管内に気流回転体４を設けるような構成の場合には、気流回転体４は吸気口２５の近傍に設けられていなくてもよい。 As shown in FIG. 4, the inflow port 23 is provided at a position lower than the liquid level 6 of the liquid flowing into the inflow port 23, and the intake port 25 is lower than the liquid level 6 of the liquid flowing into the inflow port 23. It is provided at a high position. The airflow rotating body 4 is provided in the vicinity of the air inlet 25, so that it is provided at a position higher than the liquid level 6 of the liquid flowing into the inflow port 23. However, in the case where the airflow rotator 4 is provided in the pipe communicating with the air intake 25, the airflow rotator 4 may not be provided in the vicinity of the air intake 25.
　本実施形態では、液流を用いて直接発電を行うのではなく、液流を用いて本体２内に外気を吸い込ませ、その外気の流れを用いて発電を行うことができる。したがって、川などの常に液流がある場所に本実施形態の発電装置１を設置すれば、連続的に吸気を行い、発電を行うことができる。また、本体２内に吸い込まれる外気の流れを利用することにより、発電部を液流から遠ざけることができ、発電部が液流に接触するリスクを低減できる。 In the present embodiment, power generation is not performed directly using a liquid flow, but external air is sucked into the main body 2 using a liquid flow, and power generation can be performed using the flow of the external air. Therefore, if the power generation device 1 according to the present embodiment is installed in a place where there is always a liquid flow such as a river, it is possible to continuously inhale and generate power. Moreover, by utilizing the flow of the outside air sucked into the main body 2, the power generation unit can be moved away from the liquid flow, and the risk that the power generation unit contacts the liquid flow can be reduced.
　特に、本実施形態では、液流を用いて本体２内に外気を吸い込ませ、その外気の流れを用いて気流回転体４を回転させることにより発電を行うことができる。吸気口２５の大きさを調整し外気の流速を早くすることで、気流回転体４の回転速度を上げることが可能であり、低落差の水力発電で用いられる増速装置を省略することができ、消耗する機械の維持管理を低減することができる。また増速機を用いた場合の効率より水力を風力に変換する効率が勝る条件においてはより効率の高い発電ができる。なお、図４に示すように、発電装置１の設置位置には、多少の高低差があることが好ましい。 In particular, in the present embodiment, power can be generated by sucking outside air into the main body 2 using a liquid flow and rotating the airflow rotator 4 using the flow of outside air. By adjusting the size of the intake port 25 and increasing the flow rate of the outside air, the rotational speed of the airflow rotating body 4 can be increased, and a speed increasing device used in low-head hydropower generation can be omitted. , Can reduce the maintenance of consumable machines. In addition, more efficient power generation can be performed under the condition that the efficiency of converting hydraulic power into wind power is higher than the efficiency when using a speed increaser. In addition, as shown in FIG. 4, it is preferable that the installation position of the electric power generating apparatus 1 has a certain level difference.
　上記発電部（図示せず）は、気流回転体４の回転に伴う発電に加え、液流回転体３の回転により発電を行うものであってもよい。この場合、液流を用いて気流回転体４及び液流回転体３を回転させ、それぞれの回転により発電を行うことができるため、より多様な発電特性を有する発電装置となる。またそれぞれの発電機に接続する電力負荷を変化させることで液流回転体３、気流回転体４、吸気量のより複雑な調整が可能となる。 The power generation unit (not shown) may generate power by rotating the liquid flow rotator 3 in addition to power generation associated with the rotation of the airflow rotator 4. In this case, since the airflow rotator 4 and the liquid rotator 3 can be rotated using the liquid flow and power can be generated by the respective rotations, the power generation device has more various power generation characteristics. Further, by changing the power load connected to each generator, the liquid rotator 3, the airflow rotator 4, and the intake air amount can be more complicatedly adjusted.
　また、図３に示すように、回転軸３３には負荷調整機構５により電気的、機械的に負荷を作用させることができる。負荷調整機構５は、回転軸３３への抵抗を変化させることにより、液流回転体３の回転速度を調整することができる。このように液流回転体３の回転速度を調整することにより、液流を制御することができる。例えば発電装置１を水門に設置した場合、水門を通過する液流により液流回転体３を回転させて発電を行うことができるとともに、液流回転体３に対する負荷を大きくすれば、水門を通過する液流を減少又は遮断させ、水門としての機能を実現することができる。また同様の負荷調整により吸気能力も調整することができる。 Further, as shown in FIG. 3, a load can be applied to the rotating shaft 33 electrically and mechanically by the load adjusting mechanism 5. The load adjusting mechanism 5 can adjust the rotation speed of the liquid flow rotating body 3 by changing the resistance to the rotating shaft 33. Thus, the liquid flow can be controlled by adjusting the rotation speed of the liquid flow rotating body 3. For example, when the power generation device 1 is installed on a sluice, power can be generated by rotating the liquid rotator 3 by a liquid flow passing through the sluice, and if the load on the liquid rotator 3 is increased, the liquid rotator 3 passes through the sluice. The function of the sluice can be realized by reducing or blocking the liquid flow. The intake capacity can also be adjusted by the same load adjustment.
　なお、発電装置１ではなく、吸気装置として上記のような構成を採用することも可能である。すなわち、液流により液流回転体３を回転させ、本体２内を負圧にすることにより、吸気口２５から外気を吸い込ませる吸気装置として機能させることができる。この場合、気流回転体４は省略されてもよい。 In addition, it is also possible to employ the above-described configuration as an intake device instead of the power generation device 1. That is, the liquid flow rotating body 3 is rotated by the liquid flow to make the inside of the main body 2 have a negative pressure, thereby functioning as an intake device that draws in outside air from the intake port 25. In this case, the airflow rotator 4 may be omitted.
２．発電装置の第２実施形態
　図５は、本発明の第２実施形態に係る発電装置１０１の斜視図である。図６は、図５の発電装置１０１の正面図である。図７は、図６の発電装置１０１のＢ－Ｂ断面図である。図８は、発電装置１０１の設置例を示した概略図である。この発電装置１０１は、矢形状の本体１０２を備えており、当該本体１０２を液中に設置することにより、その液流を用いて発電を行うことができる。本体１０２は、川などの水の中に設置されてもよいし、水以外の液体の中に設置されてもよい。 2. Second Embodiment of Power Generation Device FIG. 5 is a perspective view of a power generation device 101 according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a front view of the power generation device 101 of FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line BB of the power generation apparatus 101 in FIG. FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an installation example of the power generation apparatus 101. The power generation apparatus 101 includes an arrow-shaped main body 102. By installing the main body 102 in a liquid, power generation can be performed using the liquid flow. The main body 102 may be installed in water such as a river, or may be installed in a liquid other than water.
　本体１０２は、円筒状の軸部１２１と、軸部１２１の外周面に形成された羽根部１２２とを有するホウキ型に形成されている。羽根部１２２は、軸部１２１の軸線方向における一端部に設けられている。羽根部１２２は、軸部１２１を中心として周方向に複数設けられており、互いに等間隔を隔てて配置されることにより、隣り合う羽根部１２２の間に空間１２３が形成されている。 The main body 102 is formed in a broom shape having a cylindrical shaft portion 121 and a blade portion 122 formed on the outer peripheral surface of the shaft portion 121. The blade 122 is provided at one end of the shaft 121 in the axial direction. A plurality of blade portions 122 are provided in the circumferential direction around the shaft portion 121, and a space 123 is formed between adjacent blade portions 122 by being arranged at equal intervals.
　各羽根部１２２の基端縁は軸部１２１の外周面に結合され、各羽根部１２２は軸部１２１の径方向に真っ直ぐ延びている。各羽根部１２２の先端縁は、尖った形状に形成されている。このような本体１０２の構成により、液中のゴミなどが各羽根部１２２に引っ掛かりにくく、かつ、各羽根部１２２が液流を阻害するのを防止することができる。この例では、側面視三角形状の羽根部１２２が６つ設けられているが、羽根部１２２の形状及び数は任意である。 The base edge of each blade portion 122 is coupled to the outer peripheral surface of the shaft portion 121, and each blade portion 122 extends straight in the radial direction of the shaft portion 121. The tip edge of each blade portion 122 is formed in a sharp shape. Such a configuration of the main body 102 makes it difficult for dust in the liquid to be caught by the blades 122 and prevents the blades 122 from obstructing the liquid flow. In this example, six blade portions 122 having a triangular shape in side view are provided, but the shape and number of the blade portions 122 are arbitrary.
　各羽根部１２２内にはスリット１２４が形成されており、各スリット１２４が本体１０２の軸部１２１内に連通している。本体１０２は、各羽根部１２２が液中に挿入された状態で保持される。これにより、各空間１２３を液流が通過するときに、ベルヌーイの定理に基づいて各スリット１２４から軸部１２１内の空気が引き出され、本体１０２内が負圧となる。これらスリット１２４を放射状に設けることで、液流とスリット１２４の接触部分を大きくし、引き出す空気量を大きくすることができる。 A slit 124 is formed in each blade portion 122, and each slit 124 communicates with the shaft portion 121 of the main body 102. The main body 102 is held in a state where each blade portion 122 is inserted into the liquid. Thereby, when the liquid flow passes through each space 123, the air in the shaft portion 121 is drawn out from each slit 124 based on Bernoulli's theorem, and the inside of the main body 102 becomes negative pressure. By providing these slits 124 radially, the contact portion between the liquid flow and the slit 124 can be increased, and the amount of air to be drawn can be increased.
　軸部１２１の軸線方向における他端部には、吸気口１２２が形成されている。この吸気口１２２は、本体１０２の軸部１２１内に外気を取り込むための開口である。液流によって本体１０２内が負圧になると、吸気口１２２から外気が吸い込まれる。吸気口１２２から本体１０２内に吸い込まれた外気は、軸部１２１内を通って各羽根部１２２のスリット１２４から排気される。 An intake port 122 is formed at the other end of the shaft 121 in the axial direction. The intake port 122 is an opening for taking outside air into the shaft portion 121 of the main body 102. When the pressure inside the main body 102 becomes negative due to the liquid flow, outside air is sucked from the intake port 122. The outside air sucked into the main body 102 from the intake port 122 passes through the shaft portion 121 and is exhausted from the slits 124 of the blade portions 122.
　吸気口１２２の近傍には、気流回転体１０４が設けられている。気流回転体１０４は回転可能に保持されており、吸気口１２２から本体１０２内に吸い込まれる外気の風力によって回転する。発電装置１０１は、気流回転体１０４の回転に伴って発電を行う発電部（図示せず）を備えている。このように、本実施形態に係る発電装置１０１は、液流を用いて本体１０２内を負圧にすることにより、吸気口１２２から外気を吸い込ませ、それに伴う気流回転体１０４の回転により発電を行うことができるようになっている。 Near the air inlet 122, an airflow rotating body 104 is provided. The airflow rotating body 104 is rotatably held, and is rotated by the wind force of outside air sucked into the main body 102 from the air inlet 122. The power generation apparatus 101 includes a power generation unit (not shown) that generates power as the airflow rotating body 104 rotates. As described above, the power generation apparatus 101 according to the present embodiment draws outside air from the intake port 122 by using the liquid flow to create a negative pressure in the main body 102 and generates power by rotating the airflow rotating body 104 associated therewith. Can be done.
　図８に示すように、本体１０２の各羽根部１２２は、液体の液面１０６よりも低い位置に設けられ、吸気口１２２は、液体の液面１０６よりも高い位置に設けられている。気流回転体１０４は、吸気口１２２の近傍に設けられることにより、液体の液面１０６よりも高い位置に設けられている。ただし、吸気口１２２に連通する配管内に気流回転体１０４を設けるような構成の場合には、気流回転体１０４は吸気口１２２の近傍に設けられていなくてもよい。 As shown in FIG. 8, each blade portion 122 of the main body 102 is provided at a position lower than the liquid level 106 of the liquid, and the intake port 122 is provided at a position higher than the liquid level 106 of the liquid. The airflow rotating body 104 is provided at a position higher than the liquid level 106 of the liquid by being provided in the vicinity of the air inlet 122. However, in the case of the configuration in which the airflow rotator 104 is provided in the pipe communicating with the intake port 122, the airflow rotator 104 may not be provided in the vicinity of the intake port 122.
　本実施形態においても、液流を用いて直接発電を行うのではなく、液流を用いて本体１０２内に外気を吸い込ませ、その外気の流れを用いて発電を行うことができる。したがって、川などの常に液流がある場所に本実施形態の発電装置１０１を設置すれば、連続的に吸気を行い、発電を行うことができる。また、本体１０２内に吸い込まれる外気の流れを利用することにより、発電部を液流から遠ざけることができ、発電部が液流に接触するリスクを低減できる。 Also in the present embodiment, it is possible to generate power using the flow of the outside air by sucking the outside air into the main body 102 using the liquid flow instead of directly generating the power using the liquid flow. Therefore, if the power generation device 101 of this embodiment is installed in a place such as a river where there is always a liquid flow, it is possible to continuously inhale and generate power. In addition, by using the flow of outside air sucked into the main body 102, the power generation unit can be moved away from the liquid flow, and the risk that the power generation unit contacts the liquid flow can be reduced.
　特に、本実施形態では、液流を用いて本体１０２内に外気を吸い込ませ、その外気の流れを用いて気流回転体１０４を回転させることにより発電を行うことができる。吸気口１２２の大きさを調整し外気の流速を早くすることで、気流回転体１０４の回転速度を上げることが可能であり、低落差の水力発電で用いられる増速装置を省略することができ、消耗する機械の維持管理を低減することができる。また増速機を用いた場合の効率より水力を風力に変換する効率が勝る条件においてはより効率の高い発電ができる。なお、図８に示すように、発電装置１０１の設置位置には、多少の高低差があることが好ましい。 In particular, in the present embodiment, power can be generated by sucking outside air into the main body 102 using a liquid flow and rotating the airflow rotator 104 using the flow of the outside air. By adjusting the size of the inlet 122 and increasing the flow rate of the outside air, the rotational speed of the airflow rotating body 104 can be increased, and the speed increasing device used in low-head hydropower generation can be omitted. , Can reduce the maintenance of consumable machines. In addition, more efficient power generation can be performed under the condition that the efficiency of converting hydraulic power into wind power is higher than the efficiency when using a speed increaser. In addition, as shown in FIG. 8, it is preferable that the installation position of the electric power generating apparatus 101 has a certain level difference.
　本実施形態では、各スリット１２４が液体の液面１０６よりも低い位置に設けられている。そのため、吸気口１２２から本体１０２内に取り込まれて各スリット１２４から排気される外気は、液体中に気泡となって取り込まれる。したがって河川などで利用した場合、水中に気泡となって取り込まれる外気により、曝気が起きることで微生物による水中の有機物の分解が進み、流水を浄化することができる。これにより、浄化装置としての機能を発電装置１０１に付加することができる。 In this embodiment, each slit 124 is provided at a position lower than the liquid level 106 of the liquid. Therefore, the outside air taken into the main body 102 from the intake port 122 and exhausted from each slit 124 is taken into the liquid as bubbles. Therefore, when used in a river or the like, aeration occurs due to the outside air taken in as bubbles in the water, so that decomposition of organic substances in the water by microorganisms proceeds and the flowing water can be purified. Thereby, the function as a purification apparatus can be added to the power generation device 101.
３．その他の変形例
　本発明に係る発電装置又は吸気装置の構成は、上述のような構成に限られるものではなく、他の各種構成を採用することができる。例えば、軸部３１，１２１を中心に羽根部３２，１２２が設けられた構成に限らず、ベルトコンベアのような構成を採用してもよいし、吸気口２５，１２２の位置も特に限定されるものではない。 3. Other Modifications The configuration of the power generation device or the intake device according to the present invention is not limited to the configuration described above, and other various configurations can be employed. For example, the configuration is not limited to the configuration in which the blade portions 32 and 122 are provided around the shaft portions 31 and 121, and a configuration such as a belt conveyor may be employed, and the positions of the intake ports 25 and 122 are also particularly limited. It is not a thing.
　また、例えば液体が流れる管を本体として、その管の途中部に外気の吸気口を形成してもよい。このような構成によれば、管内を液体が流れることにより管内が負圧となり、その結果、吸気口から外気が吸い込まれて発電されることとなる。この場合、吸気口に接続された外気の流路に気流回転体が設けられていてもよい。また、管（本体）における吸気口が形成された領域は、他の領域よりも内径が小さいことが好ましい。これにより、吸気口の近傍における管内（本体内）の流速を速くすることができるため、より効率よく発電を行うことができる。 Also, for example, a pipe through which a liquid flows may be used as a main body, and an outside air inlet may be formed in the middle of the pipe. According to such a configuration, the flow of liquid in the pipe causes a negative pressure in the pipe, and as a result, the outside air is sucked from the intake port and power is generated. In this case, an airflow rotator may be provided in a flow path of outside air connected to the intake port. Moreover, it is preferable that the area | region in which the inlet port in the pipe | tube (main body) was formed has an internal diameter smaller than another area | region. Thereby, since the flow velocity in the pipe (inside the main body) in the vicinity of the intake port can be increased, power generation can be performed more efficiently.
１　　　発電装置
２　　　本体
３　　　液流回転体
４　　　気流回転体
５　　　負荷調整機構
６　　　液面
２１　　第１端面壁
２２　　第２端面壁
２３　　流入口
２４　　流出口
２５　　吸気口
３１　　軸部
３２　　羽根部
３３　　回転軸
３４　　軸受
３５　　空間
３６　　空間
１０１　発電装置
１０２　本体
１０４　気流回転体
１０６　液面
１２１　軸部
１２２　吸気口
１２２　羽根部
１２３　空間
１２４　スリット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generator 2 Main body 3 Liquid flow rotary body 4 Air flow rotary body 5 Load adjustment mechanism 6 Liquid level 21 1st end surface wall 22 2nd end surface wall 23 Inlet 24 Outlet 25 Inlet 31 Shaft part 32 Blade | wing part 33 Rotating shaft 34 Bearing 35 Space 36 Space 101 Power generator 102 Main body 104 Airflow rotator 106 Liquid surface 121 Shaft portion 122 Inlet port 122 Blade portion 123 Space 124 Slit

Claims (9)

  1. 　外気の吸気口を有する本体を備え、
    　液流を用いて前記本体内を負圧にすることにより、前記吸気口から外気を吸い込ませて発電することを特徴とする発電装置。     It has a body with an outside air inlet,
    A power generator that generates electric power by sucking outside air from the intake port by making a negative pressure in the main body using a liquid flow.
  2. 　前記吸気口から外気が吸い込まれることにより回転する気流回転体をさらに備え、
    　液流を用いて前記本体内を負圧にすることにより、前記吸気口から外気を吸い込ませ、それに伴う前記気流回転体の回転により発電することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。     An airflow rotating body that rotates when outside air is sucked from the air inlet;
    2. The power generation device according to claim 1, wherein by generating a negative pressure in the main body using a liquid flow, outside air is sucked from the air inlet and power is generated by the rotation of the airflow rotator.
  3. 　液流により回転する液流回転体をさらに備え、
    　前記吸気口から外気を吸い込ませることによる発電に加え、前記液流回転体の回転により発電することを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。     A liquid rotating body that rotates by the liquid flow;
    The power generation device according to claim 1 or 2, wherein power generation is performed by rotation of the liquid rotating body in addition to power generation by sucking outside air from the intake port.
  4. 　前記液流回転体の回転に対する負荷を調整する負荷調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の発電装置。 The power generation device according to claim 3, further comprising a load adjustment mechanism that adjusts a load with respect to the rotation of the liquid rotating body.
  5. 　前記液流回転体は、軸部と、前記軸部の外周面に形成された羽根部とを有し、前記軸部を中心に回転可能に保持されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の発電装置。 The liquid flow rotator includes a shaft portion and a blade portion formed on an outer peripheral surface of the shaft portion, and is held rotatably about the shaft portion. 4. The power generation device according to 4.
  6. 　前記本体は、円筒状の軸部と、前記軸部の外周面に形成された羽根部とを有し、前記羽根部に形成されたスリットから液流を用いて前記軸部内の空気が引き出されることにより、前記本体内が負圧になることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。 The main body has a cylindrical shaft portion and a blade portion formed on the outer peripheral surface of the shaft portion, and air in the shaft portion is drawn out from a slit formed in the blade portion using a liquid flow. Thus, the power generation device according to claim 1, wherein the inside of the main body is under negative pressure.
  7. 　前記吸気口から吸い込まれる外気が、液体中に気泡となって取り込まれることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の発電装置。 The power generator according to any one of claims 1 to 6, wherein the outside air sucked from the intake port is taken in as bubbles in the liquid.
  8. 　外気の吸気口を有する本体と、
    　液流により回転する液流回転体とを備え、
    　液流により前記液流回転体を回転させ、前記本体内を負圧にすることにより、前記吸気口から外気を吸い込ませることを特徴とする吸気装置。     A main body having an air inlet, and
    A liquid rotating body that rotates by a liquid flow,
    An air intake apparatus according to claim 1, wherein the liquid rotating body is rotated by a liquid flow to make the inside of the main body have a negative pressure, thereby sucking outside air from the intake port.
  9. 　外気の吸気口を有する本体を備え、
    　前記本体の近傍を流れる液体の液流により、前記本体内を負圧にすることで、前記吸気口から外気を吸い込ませることを特徴とする吸気装置。     It has a body with an outside air inlet,
    An air intake apparatus, wherein outside air is sucked from the air intake port by setting the inside of the main body to a negative pressure by a liquid flow flowing in the vicinity of the main body.
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