(57)【要約】【課題】  本発明は、従来の水力発電のようにダムや関連施設を建設し自然環境まで破壊するようなやり方では無く、河川の流れや潮流等を現状のまま利用して、環境にやさしく低コストで効率良く電力を得ることができるようにした水力発電装置を提供する。【解決手段】  水力発電のタービン部分が弾性材料を用いてねじり帯板状に作られている螺旋タービンブレードであって、この比重を流体と同程度にしてあり、これを放流することにより生じる回転エネルギーを河岸や橋脚等に係留した発電装置に導き電力を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水力発電のタービン部分が弾性材料を用いてねじり帯板状に作られている螺旋タービンブレードであって、この比重を流体と同程度にしてあることを特徴とする水力発電装置。
【請求項２】
上記螺旋タービンブレードの内部に魚の尾椎骨状螺旋骨格が延長方向に連続して形成されていることを特徴とする請求項１記載の水力発電装置。
【請求項３】
上記螺旋タービンブレードの両面が防水太陽電池シートで被われていることを特徴とする請求項１又は２記載の水力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は河川の流れや潮流等の流体エネルギーを利用した水力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  一般的な水力発電は、ダムや関連施設に莫大な費用がかかるだけで無く自然を破壊するなどの環境問題も指摘され、近年においては新設が困難な状況にある。【０００３】  また比較的小規模な水流利用の発電装置には、タービンに相当する部分が円筒軸周りに螺旋羽根を幾つか巻き付かせたものがあり、さらにはその円筒軸を中空にして水を適量入れ浮力を調整したものを放流するというものもある。【０００４】  しかしこれらは効率的な視点からみると円筒軸の外周が水の抵抗を受けて回転の妨げになり、さらにその中に水が入れてある場合には内周も同様であるためにマイナス面が上乗せされることになる。また経済的にみても電力を生む羽根面積に比べ浮力に使われる中空円筒軸の断面積の割合がかなり大きく、回転力を発生させる部分とは逆に妨げとなる部分にもコストをかけなければならないという無駄がある。【０００５】  また特許文献１には、軸回りに断面が飛行機の翼の輪郭をした螺旋ブレードを少なくとも一つ備えており、水流に対して特定の角度に傾斜させて設置する技術を開示している。【０００６】  これは回転軸に対して斜め方向からの巨大な水圧に対する軸強度が必要になることや、複雑な形状をしていることからその分コストがかかる等の欠点がある。【０００７】  そして上記のいずれの技術も基本的には水圧に耐えうる構造を必要とするものばかりなのでタービンは金属製等と考えられ、これをむき出しのまま設置するのは共生する魚等の生態系を傷つける恐れがあり、また人間にとっても危険な存在となる可能性もある。【０００８】
【特許文献１】特表２００６−５１６６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  本発明はこれらの問題点を解決し、河川の流れや潮流等を現状のまま利用することができて環境にやさしく安全であり、しかも低コストで効率良く電力を得ることができる水力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上記目的を達成するために、本発明の請求項１では、水力発電のタービン部分が弾性材料を用いてねじり帯板状に作られている螺旋タービンブレードであって、この比重を流体と同程度にしてある。そしてこれを放流することにより生じる回転エネルギーを河岸や橋脚等に係留した発電装置に導き電力を得られるようにした。【００１１】  請求項２では、上記螺旋タービンブレードの内部に魚の尾椎骨状螺旋骨格が延長方向に連続して形成されている。これにより耐水圧強度を上げ規模の拡大を図れるようにした。【００１２】  請求項３では、上記螺旋タービンブレードの両面が防水太陽電池シートで被われている。これにより太陽光発電の補助を得られるようにした。
【発明の効果】
【００１３】  本発明の水力発電装置は、以下に記載されるような効果を有する。【００１４】  従来の一般的な水力発電のように落差による水圧を利用した高回転型ではなく、流体の運動エネルギーを利用した高トルク型発電装置なので、ダムや関連施設の建設費用を必要とせず経済的である。【００１５】  螺旋タービンブレードが弾性材料の帯板をねじった時にできる単純な形体であるため、押出成型にねじりを加える方法等による量産が可能でありコストを抑えることができる。またその内部に魚の尾椎骨状螺旋骨格を延長方向に連続して形成させることで延長方向の柔軟性を残したまま耐水圧強度を上げることができるので、規模を拡大しても波のうねりで折れてしまうことが無く、河川等の曲がりに対しても流れに身を任せるようにして追従し効率的な発電をすることができる。【００１６】  上記螺旋タービンブレードはしなやかで滑らかに作られているので、漂流物が絡み付きづらく保守に手間がかからない。また回転数も流速に応じたものとなるため、魚類等共生する生態系を傷つける心配が無く、さらに表面内側の発泡部分が緩衝材となるために安全性も高い。【００１７】  上記螺旋タービンブレードは比較的緩やかなねじり方にしてあり、両面とも平らに近い緩やかな曲面となっていて軸等の突起部分も無いことから、太陽電池シートを貼り付け易く、しかも敷設面積を最大限利用できることから太陽光発電を加えることでさらに効率的な発電が可能になる。【００１８】  この組合せの良い点は、河川の水面という特殊な環境に置かれるため影を落とす障害物が少なく、しかも太陽電池の欠点である温度上昇による発電効率の低下を抑えられる点にあり、さらには夜や雨で流速が増せば水力主動、晴れて流速が落ちれば太陽光が補助するというように、互いの弱点を補いながらコンスタントに発電できるという効果もある。【００１９】  上記のように本発明は、構造が単純であるためにコストがかからず安全であり、設置に特別な技術を要しないこと等から発展途上国の自然河川においても有用であり、二酸化炭素の排出規制問題にも貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。【００２１】  図１は本発明の実施形態を示す全体の概略図であり、螺旋タービンブレード１、発電装置２、自在継手３からなり、これらを係留装置４により橋桁や川岸に繋ぎ止めて発電するようすを示す。また図に示す螺旋タービンブレード１は太陽光発電を想定したものであり水面近くで水平を保つように発泡体積を調整したものであるが、たとえば発電装置２を防水型とし螺旋タービンブレード１の浮力も調整して川底や海底近くに設置しても良い。【００２２】  図２は同水力発電装置の平面図であり、螺旋タービンブレード１はその一端をユニバーサルジョイントやフレキシブルシャフト等の自在継手３により回転可能に結合されておりその回転力をシャフト２ｃにより変速機２ｂに導き回転速度を上げてから発電機２ａを回して電力を得る。また発電装置２は係留装置４にピン接合されており取付け角度が設定できるようにしてあるため螺旋タービンブレード１を任意の深さに設置することができる。【００２３】  図３は同螺旋タービンブレードの側面図であり、螺旋タービンブレード１に自在継手３がボルトで締結されている。受圧面１ｃは緩やかに螺旋状にカーブしており流体の運動エネルギーをこの斜面で受け止め回転エネルギーに変換する所であり回転トルクはこの面積に略比例する。つまり電力を増やすためには螺旋タービンブレード１を延長する方法と径を大きくする方法があり、さらには直列に連結させて発電量を増やすことも可能である、また設置場所に幅の余裕があるときには変速装置２ｂを改良して回転入力シャフトを複数設けて螺旋タービンブレード１を複数設置しても良い、ただしこの並列の場合は隣同士の回転方向を逆にした方が接触損傷を少なくできる。【００２４】  図４は同水力発電装置の螺旋タービンブレードの基本型断面図であり、螺旋タービンブレード１はゴムや合成樹脂等の弾性材料１ａからなり滑らかな受圧面１ｃの内側で一部発泡させて浮力を調整し水中で水平を保てるようにしてある。ただし規模や流速に応じて耐水圧補強が必要であり、場合によっては弾性材料１ａ内部にメッシュ状の繊維や梯子状の補強材等を入れても良い。【００２５】  図５は防水太陽電池シートで被われた同螺旋タービンブレードの断面図であり、螺旋タービンブレード１の両面に防水太陽電池シート５が貼り付けてある。また弾性材料１ａの内部には柔軟でやや硬質な合成樹脂製の魚の尾椎骨状螺旋骨格１ｂが延長方向に連続して形成されており、この椎骨中心の穴を利用して配線ケーブルを通しさらには中空にした自在継手３と中空にしたシャフト２ｃを貫通させて発電装置２に導き蓄電させている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】  本発明の実施形態を示す全体の概略図
【図２】  同水力発電装置の平面図
【図３】  同螺旋タービンブレードの側面図
【図４】  同螺旋タービンブレードの基本型断面図
【図５】  防水太陽電池シートで被われた同螺旋タービンブレードの断面図
【符号の説明】
【００２７】    １    螺旋タービンブレード
１ａ  弾性材料
１ｂ  尾椎骨状螺旋骨格
１ｃ  受圧面
２    発電装置
２ａ  発電機
２ｂ  変速機
２ｃ  シャフト
３    自在継手
４    係留装置
５    太陽電池シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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