(57)【要約】【課題】発電効率を向上し易くした発電装置を提案する。【解決手段】本発明は、配管２を流れる水Ｗで回転子１１を回転させて発電を行う発電装置１であって、水Ｗの流量が第１の所定値以上の場合に開成状態になり前記第１の所定値未満の場合に閉成状態になる止水弁２０を、配管２の回転子１１より上流側に設け、止水弁２０は、前記第１の所定値未満の場合に水Ｗを止水弁２０の上流側に貯留させてその貯水量が所定量Ｐ１以上になる又は前記流量が前記第２の所定値以上になるまで閉成状態を保持する保持部２４を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管を流れる水で回転子を回転させて発電を行う発電装置であって、
前記水の流量が第１の所定値以上の場合に開成状態になり前記第１の所定値未満の場合に閉成状態になる止水弁を、前記配管の前記回転子より上流側に設け、
前記止水弁は、前記第１の所定値未満の場合に前記水を前記止水弁の上流側に貯留させてその貯水量が所定量以上になる又は前記流量が前記第２の所定値以上になるまで閉成状態を保持する保持部を備えるものであることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記配管を、雨樋の下流側又は水回り機器の排水側に設けたものであることを特徴とする請求項１記載の発電装置。
【請求項３】
前記止水弁は、前記配管を閉塞する弁体と、この弁体を閉成状態側に弾性付勢する付勢部と、前記保持部として前記配管に磁着して前記弁体を閉成状態に保持する磁性体とを備えるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨樋を流れる雨水や水回り機器の排水等を用いて発電を行う発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、雨樋からの雨水やキッチンや洗面台等の排水によって、水車を回転させて、発電を行う装置がある。しかしながら、このような装置では、上記雨水等を用いたことによって、例えば水車で発電可能な流量の場合とこの流量に比べて小さく発電不可能な流量の場合とを生じる等、配管に流れる水の流量が安定し難い。また、流量が少ない場合では、水が配管の内面に沿って流下する等で、水車に水が導入されないこともある。
【０００３】
このため、例えば、特許文献１の発電装置では、雨水や排水を一時的に貯留する貯留部と、止水弁を介して貯留部の下流に接続された配管と、配管に設けられた発電用の水車とを備える。そして、この発電装置では、貯留部の貯留量が一定量を超えた際に、排水弁を開成することで、纏まった量の水を水車に導入し易くしている。これによって、特許文献１の発電装置は、流量のばらつきによる影響を略無くして、水車による発電を安定して行い易くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２３７９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の発電装置では、例えば雨天時等で多量の雨水が貯留部に供給された場合、一定量の水が貯留部に溜まる毎に止水弁を開成し、溜めた水を排出すると止水弁を閉成して、一定量の水が溜まるまでこの閉成状態を保つものになっている。言い換えると、従来の発電装置では、回転子に直接流して発電可能な程度の流量の水が供給された場合であっても、一定量になるまで一旦貯留した後、この溜めた水を改めて流すことで発電を行っている。このため、従来の発電装置では、発電可能なエネルギーである前記流量が発電に利用されてないという問題がある。また、貯水量を検出する検知部を備えたり、電磁弁を止水弁に用いたり等した場合では、これら部材の作動に電気が必要となるため、電力を消費する前記部材を多数利用すると発電効率が低下するという問題がある。
【０００６】
そこで、上記事情を鑑みて、本発明は、発電効率を向上し易くした発電装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、配管を流れる水で回転子を回転させて発電を行う発電装置であって、前記水の流量が第１の所定値以上の場合に開成状態になり前記第１の所定値未満の場合に閉成状態になる止水弁を、前記配管の前記回転子より上流側に設け、前記止水弁は、前記第１の所定値未満の場合に前記水を前記止水弁の上流側に貯留させてその貯水量が所定量以上になる又は前記流量が第２の所定値以上になるまで閉成状態を保持する保持部を備えるものであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明として、前記配管を、雨樋の下流側又は水回り機器の排水側に設けたものであることが好ましい。
【０００９】
また、本発明として、前記止水弁は、前記配管を閉塞する弁体と、この弁体を閉成状態側に弾性付勢する付勢部と、前記保持部として前記配管に磁着して前記弁体を閉成状態に保持する磁性体とを備えるものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、前記構成を具備したことで、第１、第２の所定値以上の流量の水又は所定量以上溜めた水で回転子を回転させることができる。このため、本発明は、流量に依らず常に所定量溜める場合や溜めずに常に回転子に流通させる場合に比べて、発電のロスを軽減し易くすることができる。これによって、本発明は、発電効率を向上し易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】発電装置の断面図を示し、（ａ）は止水弁閉成状態であり、（ｂ）は止水弁開成状態である。
【図２】（ａ）は流量が第１の所定値以上の場合の断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）の状態から流量が第１の所定値未満になった場合の断面図である。
【図３】流量が第１の所定値未満の場合の断面図を示し、（ａ）は貯水初期であり、（ｄ）は貯水中期であり、（ｃ）は貯水量が所定量に到達した直後であり、（ｄ）は貯留した水を流下させた直後である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。本実施形態の発電装置１は、例えば、図１に示すように、雨樋の下流側である竪樋や、流し台や洗面台等の水回り機器の排水側である排水管等の下流側流路に設けられる。
【００１３】
発電装置１は、前記下流側流路の一部として機能する配管２と、配管２の途中に設けた止水弁２０と、配管２を流れる水Ｗで回転子１１を回転させて発電を行う発電部１０とを備える。このため、発電装置１は、この下流側流路を流れる水Ｗを用いて発電を行っている。
【００１４】
配管２は、止水弁２０を配置した接続部７と、接続部７（止水弁２０）より上流側の第１部位３と、接続部７（止水弁２０）より下流側の第２部位４とを有する。そして、配管２は、上方側から下方側に向けて水Ｗが流れる。言い換えると、第１部位３が第２部位４より上方に配置してあり、第１部位３の下部（下端部）が第２部位４の上部（上端部）に連通接続してある。以下、この水Ｗの流れる方向を、流れ方向Ｆとして、方向の一基準とする。そして、流れ方向Ｆに視た状態を、平面視とする。
【００１５】
第１部位３及び第２部位４は、内寸が略一様の管形状になっており、第１部位３と第２部位４とでこの内寸が略同じ寸法になっている。そして、第１部位３及び第２部位４は、流れ方向Ｆと略平行に軸方向が位置しており、管の軸芯が平面視重なって位置する。言い換えると、第１部位３と第２部位４は、略同軸で上下に並んで配置してある。更に、第２部位４には、発電部１０の回転子１１が設けてある。
【００１６】
発電部１０は、配管２を流れる水Ｗで回転する回転子１１と、回転子１１の回転エネルギーを電気に変換する変換部（不図示）と、この変換部で変換した電気を蓄える蓄電部（不図示）とを備える。
【００１７】
回転子１１は、例えば、流れ方向Ｆに略直交して回転軸を有した水車になっている。そして、回転子１１は、流れ方向Ｆに流れてきた水Ｗによって、回転軸の軸周り（図２，３中の回転方向Ｔ３参照）に回転する。前記変換部は、例えばダイナモやオルタネータ等になっており、回転子１１の回転駆動力を電力に変換する。前記蓄電部は、前記変換部と電気的に接続してある。そして、この蓄電部は前記変換部で変換された電力が供給されており、この電力を蓄える。
【００１８】
なお、発電部１０は、前記蓄電部を備えないものであってもよい。そして、発電装置１は、発電部１０で得た電力を外部の電力消費部（不図示）に供給するものであってもよい。この電力消費部は、例えば発光ダイオードを用いた照明器具等の、消費電力の小さいもの（少ない電力で作動可能なもの）が好ましい。
【００１９】
また、配管２は、第１部位３と第２部位４との間に拡張部５が設けてある。拡張部５は、第１部位３の下流端から外方に突出した突出部６と、突出部６の外周端を第２部位４の上流端に接続する接続部７とで形成してある。
【００２０】
突出部６は、板状になっている。そして、突出部６は板面が流れ方向Ｆに略直交して位置する。突出部６の外周端には、接続部７の上流端が接続してある。このため、接続部７は上流端が突出部６を介して第１部位３に接続してある。
【００２１】
接続部７は、管形状になっている。そして、接続部７は内面が傾斜面になっており、下流側に向かう程筒の内寸が狭くなる。接続部７の下流端は、第２部位４の上流端と略同寸になっており、第２部位４の上流端に接続してある。
【００２２】
止水弁２０は、拡張部５に配置してある。言い換えると、拡張部５は、配管２における止水弁２０用の配置部になっている。止水弁２０は、配管２を閉塞する弁体２１と、配管２を閉塞する向きに弁体２１を付勢する付勢部２２と、配管２を閉塞した状態に弁体２１を保持する保持部２４とを備える。
【００２３】
弁体２１は、板状に形成してある。弁体２１は突出部６より下流側に配置してある。そして、弁体２１の板面を突出部６の下面と略平行に並べた状態において、弁体２１の平面視の寸法は、第１部位３の内寸より大きく、突出部６と略同寸或いは若干小寸になっている。
【００２４】
このため、弁体２１は、板面を突出部６の板面に当接することで、第１部位３の下流端を閉塞することができる。言い換えると、弁体２１は、突出部６に当接することで、前記閉塞した状態になる。これによって、止水弁２０は、配管２を止水する閉成状態となる。更に、弁体２１は、板面を突出部６の板面から離すことで、前記閉塞した状態から第１部位３の下流端を開放することができる。これによって、止水弁２０は、配管２を通水可能にする開成状態となる。
【００２５】
また、弁体２１は板の外周の一端（第１端）に、枢支部２３が設けてある。弁体２１は、枢支部２３を介して拡張部５に枢支される。このため、弁体２１は、枢支部２３によって拡張部５内で回動自在になっている。そして、枢支部２３は、流れ方向Ｆに略直交した向きに回動軸を有しており、弁体２１はこの回動軸周り（図３中の回動方向Ｔ１，Ｔ２参照）に回動する。これによって、弁体２１は、第１部位３の下流端を閉塞する閉塞位置と、第１部位３の下流端を開放する開放位置とを切り替えることができる。言い換えると、止水弁２０は、枢支部２３を介して弁体２１を回動させることで、前記閉成状態と開成状態とが切り替わる。
【００２６】
付勢部２２は、前記閉塞位置側に回動する向き（図２，３中の回動方向Ｔ２参照）で、弁体２１を弾性的に付勢しており、例えば、ばね等の弾性体で形成してある。そして、付勢部２２は、枢支部２３に設けてある。このため、枢支部２３は、例えば、二つの蝶片の間にばねを設けた所謂スプリングヒンジになっている。そして、付勢部２２を有した枢支部２３は、弁体２１を閉じる側に付勢した状態で、弁体２１を回動自在で配管２（拡張部５）に支持する。
【００２７】
保持部２４は磁性体で形成してあり、例えば磁石になっている。そして、保持部２４は、平面視において、弁体２１の外周の枢支部２３を設けた第１端とは反対側の一端（第２端）側に設けてある。保持部２４は、前記閉成状態時に、拡張部５に設けた被保持部２５に磁着する。
【００２８】
被保持部２５は、突出部６に設けてある。被保持部２５は、平面視において、前記閉成状態の弁体２０の保持部２４と略重なって位置する。そして、被保持部２５は、磁性体で形成してあり、例えば磁石になっている。更に、被保持部２５は、前記閉成状態において、保持部２４が磁着する。これによって、止水弁２０は、前記閉成状態を保持することができる。言い換えると、止水弁２０は、保持部２４が被保持部２５に磁着することで、弁体２１を前記閉塞位置に保持することができる。
【００２９】
また、止水弁２０は、前記閉成状態に保持された状態で、水Ｗの流量が第１の所定値以上で供給されると、図２に示すように、保持部２４による保持が解かれる。そして、止水弁２０は、前記保持が解かれた状態で、前記第１の所定値以上の流量で水Ｗが供給されると、付勢部２２の付勢力に抗して、弁体２１が開放位置に向けて回動する。言い換えると、止水弁２０は、前記第１の所定値以上の流量で水Ｗが供給されることで、前記閉成状態から前記開成状態に切り替わる。
【００３０】
このように、発電装置１は、前記第１の所定値以上の流量で水Ｗが供給された場合に、第１部位３から第２部位４に水Ｗが流入する。そして、発電装置１は、第２部位４に流入した水Ｗが回転子１１を回転させる。言い換えると、発電装置１は、前記第１の所定値以上の流量で水Ｗが供給されることで、回転子１１による発電を行う。
【００３１】
更に、止水弁２０は、前記開成状態で、水Ｗの流量が前記第１の所定値未満になり、例えば水圧が付勢部２２の付勢力より弱まる（前記付勢力が前記水圧に勝る）と、付勢部２２によって弁体２１が前記閉塞位置に向けて回動する。そして、止水弁２０は、弁体２１が前記閉塞位置に位置すると、保持部２４によって前記閉成状態に保持される。言い換えると、止水弁２０は、水Ｗの流量が前記第１の所定値未満になると、前記閉成状態に切り替わるよう作動する。
【００３２】
なお、前記第１の所定値は、例えば、前記蓄電部で蓄電可能な量の電力に前記変換部で変換できる程度の回転駆動力を回転子１１に発生させる流量になっている。言い換えると、前記第１の所定値は、前記変換部での変換ロス等でエネルギーを消耗しても前記蓄電部に電力を蓄えさせられる程度に発電可能な流量になっている。このため、発電装置１は、前記第１の所定値の流量で水Ｗを流すことで、前記変換部での変換ロス等でエネルギーを消耗しても前記蓄電部に電力を蓄えさせられる程度の発電を行うことができる。
【００３３】
また、発電装置１は、図３に示すように、前記閉成状態において、弁体２１を底部として第１部位３の下部に水Ｗを一時的に貯留することができる。そして、発電装置１は、第１部位３の下部に貯留された水Ｗが、所定量Ｐ１以上になると、保持部２４による保持が解かれる。
【００３４】
ここで、前記所定量Ｐ１は、例えば第１部位３の下端を開放して流下させることで回転子１１による発電を行うことができる程度の貯水量になっている。
【００３５】
このため、止水弁２０は、前記保持が解かれることで、所定量Ｐ１以上の水Ｗが第２部位４に向けて供給される状態になり、付勢部２２の付勢力に抗して、弁体２１が前記開放位置に向けて回動する。言い換えると、止水弁２０は、第１部位３の下部に前記所定量Ｐ１以上の水Ｗを貯留することで、前記閉成状態から前記開成状態に切り替わる。これによって、発電装置１は、変換部での変換ロス等でエネルギーを消耗しても蓄電部に電力を蓄えさせられる程度の発電を行うことができる。
【００３６】
また、発電装置１は、前記閉成状態での貯水時に、水Ｗの流量が第２の所定値以上になった場合、貯水量が前記所定量Ｐ１未満であっても、図２（ａ）に示すように、止水弁２０が開成状態に切り替わる。この場合、発電装置１は、前記第２の所定値以上の流量の水Ｗや貯留した水Ｗで回転子１１を回転させて、発電を行うことができる。
【００３７】
ここで、前記第２の所定値は、例えば前記貯水時に、止水弁２０が開成状態に切り替わる流量になっている。そして、第２の所定値は、貯水量によって変動するが、前記第１の所定値よりも若干少ない流量、或いは前記第１の所定値と略同等の流量になっている。更に、発電装置１は、前記第２の所定値の流量の水Ｗと貯水量との合計が、前記蓄電部で蓄電可能な量の電力に前記変換部で変換できる程度に回転駆動力を回転子１１に発生させる水量になっている。
【００３８】
このように、発電装置１は、水Ｗの流量が前記第１の所定値以上の場合に、止水弁２０が前記開成状態になるため、この流量での水Ｗのエネルギーを有効に利用して発電を行うことができる。これによって、発電装置１は、発電効率を向上し易くすることができる。
【００３９】
更に、発電装置１は、前記第１の所定値未満の場合に、水Ｗを止水弁２０の上流側に貯留するため、前記第１の所定値未満の流量の水Ｗの第２部位４への流入を抑制することができる。言い換えると、発電装置１は、前記第１の所定値未満の水Ｗを第１部位３に一時貯留することで、発電を行い難い状態での通水を抑制することができる。これによって、発電装置１は、常時通水する場合に比べて、発電を行い難い状態での通水に伴う発電効率の低下を抑制することができる。
【００４０】
そして、発電装置１は、第１部位３での貯水量が所定量Ｐ１以上になった場合に、前記開成状態へ切り替えるため、この貯留した水Ｗのエネルギーを有効に利用して発電を行うことができる。これによって、発電装置１は、常時通水する場合に比べて、貯留した水Ｗによって発電効率を向上し易くすることができる。
【００４１】
更に、発電装置１は、前記貯水時に、前記流量が前記第２の所定値以上になった場合に、前記開成状態へ切り替えるため、この流量での水Ｗのエネルギーを有効に利用して発電を行うことができる。このため、発電装置１は、前記貯水時に前記第２の所定値以上の流量の水Ｗが第１部位３に流入した際に、この流量の水Ｗを貯留した場合（流量に依らず常時所定量Ｐ１貯留する場合）に比べて、水Ｗのエネルギーのロスを軽減し易くすることができる。これによって、発電装置１は、前記流量に依らず常時所定量Ｐ１貯留する場合に比べて、発電効率を向上し易くすることができる。
【００４２】
更に、発電装置１は、弁体２１を前記閉成状態側に付勢する付勢部２２を設けたことで、前記開成状態での通水後等に、この開成状態から付勢部２２の付勢力によって前記閉成状態に容易に切り替えることができる。そして、発電装置１は、付勢部２２を弾性体で形成したことで、付勢部２２に駆動手段や検知部や制御部等を設けなくても、前記閉成状態への切替を可能にすることができる。これによって、発電装置１は、付勢部２２を簡素に形成し易くすることができ、また制御部等の電動部材を備えなくてもすみ、この電動部材に発電した電力が消費される等での発電効率の低下を抑制することができる。
【００４３】
更に、発電装置１は、拡張部５に磁着する磁性体で保持部２４を形成したことで、保持部２４に駆動手段や流量や貯水量の検知部や制御部等を設けなくても、前記第１，第２の所定値や前記所定量Ｐ１で作動（止水弁２０の開閉切替等）を可能にすることができる。これによって、発電装置１は、保持部２４や止水弁２０の開閉切替等を簡素に形成し易くすることができ、また電動部材を備えなくてもすみ、この電動部材に発電した電力が消費される等での発電効率の低下を抑制することができる。
【００４４】
なお、本発明は、前記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更を行うことが可能である。例えば、前記下流側流路は、本例のように略垂直に水Ｗが流れるものに限らない。具体的には、この下流側流路が垂直方向から傾斜した向きで流れるものや、止水弁２０より上流側と止水弁２０より下流側とで前記傾斜した向きが異なるものや、前記上流側と前記下流側のうち一方のみが傾斜した向きで流れるもの等であってもよい。また例えば、付勢部２２は、枢支部２３に設けたものに限らず、拡張部５の傾斜面（内面）と弁体２１の下面（前記閉成状態で第２部位４側を向く板面）との間に設けたもの等であってもよい。また例えば、発電装置１は、流量や貯水量を検知する検知部を備えたものであってもよい。この場合、保持部２４は、検知部の検知結果に応じて保持を解除するものであってもよい。例えば、保持部２４は、駆動手段を備え枢支部２３を介して弁体２１の回動を調整して弁体２１の開閉切替や保持等を行うもの等であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  発電装置
２  配管
３  第１部位
４  第２部位
１０  発電部
１１  回転子
２０  止水弁
２１  弁体
２２  付勢部
２３  枢支部
２４  保持部
２５  被保持部
Ｗ  水
Ｆ  流れ方向
Ｐ１  所定量
【図１】
2014051940.tif 000003
【図２】
2014051940.tif 000004
【図３】
2014051940.tif 000005