(57)【要約】      （修正有）【課題】水道管の水流を利用した発電装置の発電量を高める。【解決手段】本発明の発電装置は、被給水施設に給水する水道管に設けられ、水道水の水圧エネルギーにより発電を行う。発電装置は、水道水の流れを受けて回転する水車２と、水車２に水道水を導く流入路３と、を備え、流入路３は、下流側へ縮径することで水道水の流速を増大させるよう設けられ、流速が増大した水道水により水車２が駆動される。【選択図】図２
2014025452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被給水施設に給水する水道管に設けられ、水道水の水圧エネルギーにより発電する発電装置であって、
前記水道水の流れを受けて回転する水車と、
前記水車に水道水を導く流入路と、を備え、
前記流入路は、下流側へ縮径することで水道水の流速を増大させるよう設けられ、流速が増大した水道水により前記水車が駆動されることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記水車を収容するハウジングを備え、
前記水車は、回転自在に軸支された扁平円柱状の基部と、
前記基部の外周面から延出する羽根と、を有し、
前記基部の両端面と前記ハウジングの内面との間隙に前記流入路から導かれた水道水が毛細管現象により浸透するよう前記基部の両端面と当該端面に対向するハウジングの内面とが近接して設けられている請求項１に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、家庭や商・工業施設、公共施設等に給水する水道管に設けられ、水道水の水圧エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料の使用に伴う二酸化炭素の排出による地球温暖化や原子力発電所の事故による放射能汚染等により、地球環境に負担の少ない発電方法へ関心が集まり、小川や用水路等、中小の水力を有効活用する水力発電が行われている。このような状況の下、水道管の水流を利用する発電装置が各種提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に係る発電ユニットは、円筒部の下方に円錐状のスカート部を備えたハウジング内に、水道管の水流により鉛直軸回りに回転する羽根車が設けられており、この羽根車の回転がプーリを介して増幅されて発電用モータに伝達され、発電を行うよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３１７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に係る発電ユニットでは、流入路からハウジング内へ水道水が導入される際、水道水の流速が弱いために、水車を充分に回転させることができず生活に必要な電力量のうち有意な割合を賄うような発電量はとても得られないという問題が有る。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、水道水からより大きな発電量を得ることが可能な発電装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた発明は、被給水施設に給水する水道管に設けられ、水道水の水圧エネルギーにより発電する発電装置であって、前記水道水の流れを受けて回転する水車と、前記水車に水道水を導く流入路と、を備え、前記流入路は、下流側へ縮径することで水道水の流速を増大させるよう設けられ、流速が増大した水道水により前記水車が駆動されることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る発電装置では、このように、流入路が下流側に向けて縮径していることで水道水の流速が増大する。こうして水道水の水圧によるエネルギーが運動エネルギーに変換され、この運動エネルギーにより、水車を回転させて発電を行うため、水道水の水圧を十分に発電に生かすことができる。
【０００８】
本発明の発電装置は、前記水車を収容するハウジングを備え、前記水車は、回転自在に軸支された扁平円柱状の基部と、前記基部の外周面から延出する羽根と、を有し、前記基部の両端面と前記ハウジングの内面との間隙に前記流入路から導かれた水道水が毛細管現象により浸透するよう前記基部の両端面と当該端面に対向するハウジングの内面とが近接して設けられていることが好ましい。このように、前記基部の両端面と当該端面に対向するハウジングの内面との間隙に水を入り込ませることで、オイル等を使わずに基部の両端面とハウジング内面との摩擦を低減することができるため、水道水を汚さずに発電を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明の発電装置によれば、水道水の水圧によるエネルギーを運動エネルギーに変換するため、より大きな発電量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一の実施形態に係る発電装置の水車及びその周辺を示す要部の側面視断面図である。
【図２】図１の発電装置の水車及びその周辺を示す要部の正面視断面図である。
【図３】図１の発電装置の（ａ）側面視概略図、及び（ｂ）正面視概略図である。
【図４】図１に示した発電装置の取り付け位置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳述する。図１は、本発明の一の実施形態に係る発電装置１である。発電装置１は、図４に示すように、住居や工業用・商業用施設、公共施設等の被給水施設Ｈに給水する水道管１１において、被給水施設Ｈと、止水栓１６の間に設けられ、図３に示すように、水道水の流れによる運動エネルギーを水車２の回転運動のエネルギーに変換する水車部２０と、水車２から伝達された回転運動のエネルギーを電気エネルギーに変換する発電モータ３０と、発電モータ３０により発電された電力を蓄電するバッテリー４０と、バッテリー４０への蓄電とバッテリー４０に蓄電された電力の使用を制御する制御盤５０とを備えている。
尚、本発明の発電装置１は、以下の実施の形態に限られるものではない。
【００１２】
水車部２０は、図１及び図２に示すように、水車２と、水車２を収容するハウジング４とを備えている。水車２は、円板状（扁平円柱状）の基部５と、基部５の両端部から延出する一対のフランジ部５ａ，５ａと、一対のフランジ部５ａ，５ａの間の空間を仕切るように、基部５の外周面に等角度間隔で配設される多数の羽根６とを有し、基部５の中心には、基部５の軸芯方向に貫通する軸孔５ｂを備える円筒部５ｄが設けられている。羽根６は、図２に示すように水車２の軸芯方向に垂直な面の断面が略三角形となる楔型に形成することで隣接する羽根６間の水が溜まる空間を小さくするよう構成されている。水車２の材質としては、特に限定されず、金属、樹脂、木材その他の公知の材料を適宜用いることができる。本実施形態では、水車２は、硬質樹脂により形成されている。
【００１３】
基部５の軸孔５ｂには、水車２の回転軸となるステンレス製の軸７が嵌入されている。軸７は、一端をベアリング８により、水車２の基部５に隣接する部分を前後一対のゴム軸受１７，１７により軸支されるとともに、水漏れ防止のためのオイルシール９が適宜の個所に複数個外嵌されている。軸７の一端側には、軸７の回転を増幅して発電用モータ３０に伝達する歯車１０が設けられている。
【００１４】
ハウジング４は、略円形の貫通孔からなる水車室４１ａを有する矩形平板状のハウジング本体４１と、水車２の基部５の両端面５ｃを覆う平板部４２、及び軸部７を覆う円筒部４３を有する一対のカバー４４とを備えている。水車室４１ａには、水道水を流入させる流入路３と、水道水を排出する排出路１８が連結している。ハウジング本体４１及びカバー４４は、水車室４１ａを水密に形成するようボルトで固定されている。また、円筒部４２の両端開口部は、それぞれ蓋材４５及びネジ込式蓋４６により封鎖されている。図１に示すように、カバー４４の平板部４２の内面４２ａと水車２の基部５の端面５ｃとは僅かな間隙１２（一例では、０．５ｍｍの間隙）を挟んで対向するよう設けられており、流入路３からハウジング４内部へ導入された水を毛細管現象により間隙１２へ浸透させるよう構成されている。
【００１５】
流入路３は、ハウジング本体４１の上側（図２における上側）の外周面から水車室４１ａに連通するよう設けられ、水道水の流れる上流側となるハウジング本体４１の外周側の入口３ａから水車室４１ａへの吐出口３ｂへ向かって内径が縮径するよう形成されており、水車室４１ａへの吐出口３ｂから吐出された水道水が、水車２の羽根６に略垂直に衝突するよう構成されている。
【００１６】
次に、本発明に係る発電装置１により発電が行われる仕組み、及び発電装置１の作用効果について説明する。発電装置１が配備された被給水施設Ｈにおいて、例えば浴槽に水を貯めるために水道の蛇口から水を吐出させると、水道管１１内に水流が生じ、発電装置１の流入路３に水道水が流入する。流入路３は、入口３ａから吐出口３ｂに向かって内径が縮径するため、流入路３に流入した水道水は、流入路３内で流速を増大されて吐出口３ｂから吐出される。流入路３ｂから吐出された水道水は、水車２の羽根６に衝突し、水車２を回転させる。水車２の回転は、軸７に連結された歯車１０から歯車１４ａに増幅伝達され、歯車１４ａの回転は、歯車１４ａと同軸のプーリ１４からベルト１９を介して発電モータ３０の回転軸に外嵌されるプーリ１５へと増幅されて伝達される。こうして発電モータ３０が駆動され、発電が行われる。
【００１７】
このとき、流入路３から水車室４１ａに流入された水が、水車２の基部５の端面５ｃと平板部４２の内面４２ａとの間の間隙１２に毛細管現象により浸透するため、水車２のハウジング４に対する摩擦が低減される。
【００１８】
本発明の発電装置は、上記の実施形態に限られるものではなく、流入路の入口及び吐出口の径は、水道水の実際の水圧や発電モータに必要とされるトルクに合わせて、適宜変更することができる。水車の回転数を増幅しながら発電モータへ伝動する仕組みについても上記歯車に代えてプーリを使用する等、公知の仕組みを適宜採用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の発電装置は、水道管の水圧を利用して発電を行うため、水道管の水圧を利用可能な家庭等の被給水施設に広く採用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１  発電装置
２  水車
３  流入路
４  ハウジング
４２ａ  内面
５  基部
５ｃ  端面
６  羽根
１２  間隙
【図１】
2014025452.tif 000003
【図２】
2014025452.tif 000004
【図３】
2014025452.tif 000005
【図４】
2014025452.tif 000006