(57)【要約】【課題】  流水路を流れる流水の水力による発電をより効率良く行うことができる発電装置を提供する。【解決手段】  発電装置１０は水道管１１上に設置されるハウジング１２を備え、ハウジング１２は、水道管１１の水路を形成する水路形成部１３と、この水路形成部１３から側方に飛び出した羽根車ハウジング１４とからなる。羽根車ハウジング１４内には、水路形成部１３内の水路における水流方向と直交する回転軸１６を有する羽根車１７を設ける。そして、水路形成部１３の水路を流れる水道水の水力により羽根車１７を回転駆動し、回転軸１６に作動連結された発電機２１を回転駆動する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流水路上に設置されて同流水路の水路を形成するハウジング内に、回転軸線が水流方向と異なる方向に延びる羽根車を設け、前記水路を通過する流水の水力により同羽根車を回転駆動するように構成し、同羽根車の回転軸を発電機に作動連結するようにしたことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記羽根車を複数設けたことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
複数の前記羽根車の回転軸を１つの出力軸に作動連結し、この出力軸を発電機に作動連結するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記ハウジングには、前記羽根車の回転軸に作動連結された発電機を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項５】
流水路上に設置されて同流水路の水路を形成するハウジング内に、複数枚の羽根を備えた翼車を設けるとともに、その翼車の回転軸線を水流方向に沿わせ、前記水路を通過する流水の水力により同翼車を回転駆動するように構成し、同翼車の回転軸を発電機に作動連結するようにしたことを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水道管、灌漑用水路、工場の給水管・排水管等の流水路を流れる流水の水力を利用する発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の発電装置としては、特許文献１に開示されるものがある。この発電装置は、屋内の水道管内に固定羽と回転ロータとからなるタービンを構成し、水道管を流れる水道水を固定羽で案内して回転ロータに当てることで同回転ロータを回転させ、回転ロータに連結された発電機を回転させるようになっている。
【特許文献１】特開２００１−２９５７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、水道水は固定羽で整流されるものの、回転ロータの構成が不明で、回転軸が効率良く回るようにはなっていない。このため、発電効率が低いと考えられる。
【０００４】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、流水路を流れる流水の水力による発電をより効率良く行うことができる発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、流水路上に設置されて同流水路の水路を形成するハウジング内に、回転軸線が水流方向と異なる方向に延びる羽根車を設け、前記水路を通過する流水の水力により同羽根車を回転駆動するように構成し、同羽根車の回転軸を発電機に作動連結するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明に加え、前記羽根車を複数設けたことを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明に加え、複数の前記羽根車の回転軸を１つの出力軸に作動連結し、この出力軸を発電機に作動連結するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明に加え、前記ハウジングには、前記羽根車の回転軸に作動連結された発電機を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項５に記載の発明では、流水路上に設置されて同流水路の水路を形成するハウジング内に、複数枚の羽根を備えた翼車を設けるとともに、その翼車の回転軸線を水流方向に沿わせ、前記水路を通過する流水の水力により同翼車を回転駆動するように構成し、同翼車の回転軸を発電機に作動連結するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水道管、灌漑用水路、工場の吸水管・排水管等の流水路を流れる流水の水力により羽根車又は翼車をより効率良く回転させることができるので、流水路を流れる流水の水力による発電をより効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１実施形態）
次に、本発明を具体化した第１実施形態を図１に従って説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、発電装置１０は、公道に設置されている水道本管から分岐されて個人等の敷地に引き込まれた水道管（流水路）１１上において水道メータよりも２次側に設置されている。発電装置１０は、水道管１１上に接続されるハウジング１２を備えている。ハウジング１２は、水道管１１の水路を形成する水路形成部１３と、この水路形成部１３から側方に飛び出した複数（本実施形態では３個）の羽根車ハウジング１４とからなる。各羽根車ハウジング１４は、水路形成部１３の外径とほぼ同じ厚さの扁平な円体とされ、その内側には、扁平な円形の羽根車室１５を備えている。羽根車室１５の外周部における一部は水路形成部１３の水路を兼ねている。
【００１１】
各羽根車ハウジング１４の羽根車室１５には、水路形成部１３内における水流方向と直交する回転軸１６が回転可能に支持され、この回転軸１６には渦巻型の羽根車１７が固定されている。各羽根車１７は、水流の上流方向に湾曲した複数の羽根１７ａを備えている。各羽根１７ａは、その回転域が水路形成部１３内の水路の断面全体を占めるように構成され、同水路を流れる水道水の水力により効率良く回転するようになっている。各回転軸１６の一端は、羽根車ハウジング１４の外部に延出され、その端部には傘歯車１８が固定されている。
【００１２】
一方、各羽根車ハウジング１４の外部には、水路形成部１３に沿って延びる出力軸１９が、水道管１１に固定された図示しない支持部材に対し回転可能に支持されている。出力軸１９には、前記各傘歯車１８に噛み合う複数の傘歯車２０が固定されている。出力軸１９の一端は、ハウジング１２に固定された発電機２１に接続されている。すなわち、発電機２１には、各羽根車１７の回転軸１６がそれぞれ作動連結されている。発電機２１は、ハウジング１２に固定された図示しない支持部材に対して固定され、その出力端子が図示しない蓄電池に電線によって接続されている。
【００１３】
さて、水道水が使われると、水道管１１の中を水道水が流れ、発電装置１０の水路形成部１３内の水路を水道水が流れる。すると、各羽根車ハウジング１４における水路部分を流れる水道水の水力により、それぞれの羽根車１７が回転駆動される。このとき、各羽根車ハウジング１４の水路部分を流れる水道水は、水路形成部１３内の水路の断面全体を占めるように構成された各羽根１７ａに効率良く当たる。このため、羽根車１７は、水道水の水力により効率良く回転する。そして、各羽根車１７の回転は、両傘歯車１８，２０を介して出力軸１９に伝達され、発電機２１が回転駆動される。この結果、水道水が使われるたびに、水道管１１を流れる水道水の水力による発電が行われ、蓄電池に電力が蓄電される。蓄電池に蓄えられた電気は、例えば、停電時において非常用ライトを点灯させたり、平常時において熱帯魚の酸素ポンプを駆動させたりするために用いられる。このため、平常時においては、家庭の電気料金を減らすことができる。
【００１４】
本実施形態の発電装置１０においては、水道管１１上に設置されて水道管１１の水路を形成する水路形成部１３に羽根車ハウジング１４を設け、水路形成部１３内の水路を通過する水道水の水力により羽根車ハウジング１４内の羽根車１７を回転駆動するようにした。そして、この羽根車１７の回転により、発電機２１を駆動するようにした。このため、水道管１１を流れる水道水の水力により羽根車１７が効率良く回転駆動されるので、前述した従来の技術に比較して、効率良く発電を行うことができる。
【００１５】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について図２を用いて説明する。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態の発電装置１０は、水道管１１上に設置されて水道管１１の水路を形成する略円筒状の翼車ハウジング３０を備えている。翼車ハウジング３０は、水道管１１よりも大径とされ、水道管１１の水路よりも大径の水路を備えている。翼車ハウジング３０内には、その一端側及び他端側に固定された一対の支持部材３１，３２間に、複数の翼車（本実施形態では３個）３３が固定された回転軸３４が回転可能に支持されている。すなわち、回転軸３４の回転軸線は、翼車ハウジング３０内の水路における水道水の水流方向に沿っている。各翼車３３はそれぞれ３枚の羽根３３ａから構成され、隣り合う翼車３３同士は互いに羽根３３ａが軸方向に重ならないように設けられている。また、各翼車３３は、翼車ハウジング３０の水路における内周面の内径とほぼ同じ外径とされている。そして、翼車ハウジング３０内の水路を流れる水道水の水力により、各翼車３３が回転駆動されるようになっている。
【００１６】
回転軸３４には、その水道管１１の下流側の端部に傘歯車３５が固定されている。一方、翼車ハウジング３０には、翼車ハウジング３０を貫通する出力軸３６が回転可能に支持されている。出力軸３６には、翼車ハウジング３０内の端部に傘歯車３７が固定され、この傘歯車３７は、前記傘歯車３５に噛み合わされている。また、出力軸３６の他端には、翼車ハウジング３０の外部において図示しない支持部材により固定された発電機２１が接続されている。すなわち、発電機２１には、翼車３３の回転軸３４が作動連結されている。
【００１７】
さて、水道管１１を水道水が流れると、翼車ハウジング３０内の水路を流れる水道水の水力により、各翼車３３が回転駆動される。このとき、翼車ハウジング３０内の水路を流れる水道水は、翼車ハウジング３０の水路の内周面にほぼ近い外径の翼車３３全体に効率良く当たる。このため、各翼車３３は、水道水の水力により効率良く回転する。そして、水道水が使われるたびに発電機２１が駆動され、蓄電池が充電される。従って、本実施形態も、前記第１実施形態と同じ効果を有する。
【００１８】
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態を図３に従って説明する。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態の発電装置１０は、水道管１１上に設置されて水道管１１の水路を形成する長円形状のハウジング４０を備えている。ハウジング４０は、その中央部における両側において水道管１１に接続され、その両端部側に一対の羽根車室４１Ａ，４１Ｂを備えている。ハウジング４０は、両羽根車室４１Ａ，４１Ｂの間に直線状の水路を備えている。
【００１９】
ハウジング４０の羽根車室４１Ａ，４１Ｂには、ハウジング４０内の水路に直交する一対の回転軸４２Ａ，４２Ｂがそれぞれ回転可能に支持され、各回転軸４２Ａ，４２Ｂにはそれぞれ羽根車４３Ａ，４３Ｂが固定されている。各羽根車４３Ａ，４３Ｂは、それぞれ羽根車室４１Ａ，４１Ｂのほぼ一杯を占め、また、各歯同士が噛み合うように構成され、水路を流れる水道水の水力により効率良く回転するようになっている。回転軸４２Ａはハウジング４０の外部に延出され、その端部には発電機２１に接続されている。すなわち、両羽根車４１Ａ，４１Ｂの各回転軸４２Ａ，４２Ｂは、出力軸としての回転軸４２Ｂに作動連結されている。
【００２０】
さて、水道管１１の中を水道水が流れると、ハウジング４０内の水路を水道水が流れる。すると、この水道水の水力により、両羽根車４３Ａ，４３Ｂが回転駆動される。このとき、ハウジング４０の水路を流れる水道水は、水路全体を占めるように構成された両羽根車４３Ａ，４３Ｂに効率良く当たる。このため、両羽根車４３Ａ，４３Ｂは、水道水の水力により効率良く回転する。そして、両羽根車４３Ａ，４３Ｂの回転は、回転軸４２Ａ介して発電機２１に伝達される。この結果、水道水が使われるたびに、水道管１１を流れる水道水の水力による発電が行われ、蓄電池に電力が蓄電される。従って、本実施形態も前記第１実施形態と同じ効果を有する。
【００２１】
（第４実施形態）
次に、本発明を具体化した第４実施形態を図４に従って説明する。
図４（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態の発電装置１０は、第１実施形態と同様に、水道管１１上に設置されて水道管１１の水路を形成する羽根車ハウジング５０を備えている。羽根車ハウジング５０は、平面視長方形の箱状であって、その長手方向において対向する両側壁にそれぞれ水道管１１が接続されている。羽根車ハウジング５０内における水路は、実質的には羽根車ハウジング５０の中央部において長手方向に延びる領域であって、この領域外の周辺部においては水道水は停滞した状態となる。
【００２２】
羽根車ハウジング５０内には、水路を挟んで相対抗する一対の羽根車５１が複数組（本実施形態では４組）設けられている。各羽根車５１は、羽根車ハウジング５０内において上下に延びる状態で回転自在に支持された回転軸５２と、この回転軸５２の周囲に設けられた螺旋状の羽根部５３とからなる。すなわち、回転軸５２は、羽根車ハウジング５０内の水路における水流方向に直交している。各組の両羽根車５１は、その羽根部５３の旋回方向が互いに逆とされている。そして、各組の羽根車５１は、水路を流れる水道水の水力により、互いに逆向きに回転するようになっている。
【００２３】
各羽根車５１の回転軸５２には、羽根車ハウジング５０の外部において傘歯車５４がそれぞれ固定されている。また、羽根車ハウジング５０の上部には、羽根車ハウジング５０の長手方向に延びる一対の出力軸５５Ａ，５５Ｂが回転自在に支持されている。出力軸５５Ａは、水路を挟んで一方の側に配置された各羽根車５１の回転軸５２の上方に配置され、各傘歯車５４にそれぞれ噛み合う複数の傘歯車５６を介して各羽根車５１に作動連結されている。また、出力軸５５Ｂは、出力軸５５Ａと同様に、水路を挟んで他方の側に配置された各羽根車５１に作動連結されている。
【００２４】
また、羽根車ハウジング５０の外側には、それぞれ前記出力軸５５Ａ，５５Ｂが連結された一対の発電機５７Ａ，５７Ｂが固定されている。各発電機５７Ａ，５７Ｂは、その出力端に接続された電線が、それぞれ蓄電池５８に接続されている。なお、羽根車ハウジング５０は、水道管１１の地表上部分と共にカバー５９によって覆われている。
【００２５】
さて、水道管１１を水道水が流れると、羽根車ハウジング５０内の水路を通過する水道水の水力により、各羽根車５１対が回転駆動される。このとき、水路を通過する水道水は、水路の両側に配置された両羽根車５１の羽根部５３に対し水路側の部分に当たる。このため、各組の羽根車５１対は、水道水の水力により効率良く回転する。
【００２６】
各組の羽根車５１の回転は、両傘歯車５４，５６を介して各出力軸５５Ａ，５５Ｂに伝達され、各発電機５７Ａ，５７Ｂが回転駆動される。この結果、水道水が使われるたびに発電機５７Ａ，５７Ｂが駆動され、蓄電池５８が充電される。従って、本実施形態も、前記第１実施形態と同じ効果を有する。
【００２７】
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・  前記第１実施形態において、水路形成部１３の水路を挟んで相対向する位置に羽根車ハウジング１４を一対で設け、各羽根車ハウジング１４内に収容した各羽根車１７の羽根１７ａが、同水路内で重なるように構成する。この場合、各羽根車１７の回転軸１６同士をタイミングプーリ及びベルトで連結し、両羽根車１７の回転を同期させることで、羽根１７ａ同士が干渉しないようにする。この場合にも、第１実施形態と同じ効果がある。
【００２８】
・  前記第１実施形態で、各羽根車１７の回転軸１６にそれぞれ発電機２１を直接接続する。
・  本発明を、灌漑用水路、工場の給水管・排水管等の流水路において、その流水の水力により発電を行う発電装置に具体化する。
【００２９】
前記実施形態から把握され、請求項に記載されていない技術的思想を以下に記す。
（１）  請求項２に記載の発電装置において、前記羽根車の回転軸にそれぞれ発電機を直接接続したことを特徴とする発電装置。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は第１実施形態の発電装置を示す平断面図、（ｂ）は同じく側面図、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図。
【図２】（ａ）は第２実施形態の発電装置を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図３】（ａ）は第３実施形態の発電装置を示す平断面図、（ｂ）は（ａ）におすけるＣ−Ｃ線断面図。
【図４】（ａ）は第４実施形態の発電装置を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１０…発電装置、１１…流水路としての水道管、１２…ハウジング、１５…水路、１６…回転軸、１７…羽根車、１７ａ…羽根、１９…出力軸、２１…発電機、３０…翼車ハウジング、３３…翼車、３３ａ…羽根、３４…回転軸、３６…出力軸、４０…ハウジング、４２Ａ…回転軸、４２Ｂ…出力軸としての回転軸、４３Ａ，４３Ｂ…羽根車、５０…羽根車ハウジング、５１…羽根車、５２…回転軸、５５Ａ，５５Ｂ…出力軸、５７Ａ，５７Ｂ…発電機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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