(57)【要約】【課題】構造の簡素化による部品点数の低減及び小型化を可能にした水力発電機を提供する。【解決手段】水の流れにより水車２が回転することで、水車２に直結された磁石群１０が回転し、隔壁５を介した発電部２０に交番磁界が加わり、発電部２０に起電力が生じ発電する。すなわち水力を回転力に変換し、直ちに電力へと変換可能な構造としたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水の流れによって回転するように構成された水車と、
水車に貫通し収容室側壁へと保持される回転軸と、
前記水車の側面方向へ直結されたバックヨーク部と、
そのバックヨーク部に回転軸の周方向に沿って所定の間隔で隣り合う磁極が異極となるように配置された複数の磁石を有する磁石群と、
水車及び磁石群を入水管に連通した状態で収容する収容室と、
前記磁石群と対向する態様で設けられた、複数の誘電コイルと基板とで構成される発電部と、
前記収容室と前記発電部を隔離する隔壁と、
を備えて成り、
前記磁石群からの磁力を、前記隔壁を介して、前記発電部へと与え発電することを特徴とする水力発電機。
【請求項２】
前記発電部を構成する複数の誘電コイルの内側空間内に磁性体の鉄心を設けたことを特徴とする請求項１の水力発電機。
【請求項３】
前記発電部を構成する複数の誘電コイルを周方向に複数列配列し、３相交流と２相交流の発電を同時におこなうことを特徴とする請求項１の水力発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水力発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水力発電機として水栓用の水力発電機が提案されている（特許文献１参照）。
この水栓用の水力発電機は、水力を水車により回転力へと変換し、その回転力を、水車と軸により連設された駆動側回転磁性体へと伝達し、駆動側磁性体より隔壁を介して在る受動側回転磁性体へ磁力により伝達する。回転力は受動側回転体と軸により連結された回転子に伝達され、回転子が回転することで固定子に起電力が発生し、電力に変換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４０４５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記水栓用の水力発電機では、動力源である水車から出力源の回転子までに、例えば、磁力により伝達を行う駆動側回転体及び受動側回転体といった部品が多く介在している。このため、部品点数の増加によるコスト、及び動力伝達時のロスによりエネルギー損失の増加、が発生するという問題がある。
【０００５】
また、上記発明は水栓用の発電機のため、運転時間は短時間運転時のみで想定されており、長時間運転時の誘電コイルの発熱に対する対策がなされておらず、長時間運転時は誘電コイルが発熱するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑みて、水力を電力に変換するまでの構造を簡素化することにより、部品点数の削減及び小型でエネルギー損失が小さく、且つ、誘電コイルの発熱防止機能を備えた水力発電機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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１では、水の流れによって回転するように構成された水車と、
水車に貫通して保持する回転軸と、前記水車の側面方向へ直結されたバックヨーク部と、
そのバックヨーク部に回転軸の周方向に沿って所定の間隔で隣り合う磁極が異極となるように配置された複数の磁石を有する磁石群と、水車及び磁石群を入水管に連通した状態で収容する収容室と、
前記磁石群と対向する態様で設けられた、複数の誘電コイルと基板とで構成される発電部と、
前記収容室と前記発電部を隔離する隔壁と、を備えて成り、
前記磁石群からの磁力を、前記隔壁を介して、前記発電部へと与え発電することで上記課題を解決したものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る水力発電装置では、上述した請求項１において発電部を構成する誘電コイル内側空間内に磁性体の鉄心を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る水力発電装置では、上述した請求項１にて発電部を構成する複数の誘電コイルを周方向に複数列配列し、３相交流と２相交流の発電を同時におこなうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の水力発電機においては、水力によって生じた水車の回転力を、隔壁を介して直接発電部に伝えるため、エネルギー損失が小さくなる。また、構造の簡素化を図ることが可能で、部品点数が削減できるという効果を奏する。
【００１１】
また、誘電コイルの発熱を、隔壁を介して随時流れている水により冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る水力発電機の一例を模式的に説明する一部断面図である。
【図２】図１におけるA-A線矢視図であり、磁石群を示す説明図である。
【図３】図１におけるB-B線矢視図であり、発電部を示す説明図である。
【図４】図１で示した発電機の実施例１の変形体における磁石群と水車の取付状態を示す説明図である。
【図５】図１で示した発電機の実施例２の変形体における磁石群と発電部示す説明図である。
【図６】図６は、従来の水栓用発電機を模式的説明する一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して本発明に係る水力発電機の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の水力発電機を模式的に説明する一部断面図である。
ここで例示する水力発電機は、入水管１より流れる水の流れによって回転するように、回転軸３に固持された水車２と、該水車２に直結された磁石群１０と、該磁石群１０と隔壁５を介して、対向した態様で配置された複数の誘電コイル２１を備えた発電部２０とで構成されている。
【００１５】
前述した水車２は回転軸３と図示せぬノックピンにより止着され、磁石群１０と図示せぬボルトにより螺合される。該磁石群１０は略扇状の複数の永久磁石１１・・と円盤状のバックヨーク部１２と、略円盤状の磁石ガイド１３により構成され、複数の永久磁石１１・・とガイド１３はバックヨーク部１２に例えば接着等にて固持される。
【００１６】
一方、発電部２０は、略扇リング状の複数の誘電コイル２１・・と、円板状の基板２２より構成され、該基板２２上に複数の該誘電コイル２１・・を例えば接着にて固持される。
【００１７】
前述した隔壁５は入水管１より水が流れ込む収容室４より、水を隔離し発電部２０を保護するように設けられており、磁石群１０の磁力を透過するため、材質は非磁性の樹脂材料或いはSUS300系が望ましい。
【００１８】
図２に磁石群１０の磁極配置を示す。永久磁石１１は中心軸Ｌを中心とする円周状に等間隔で配置してあり、永久磁石１１は、互いに隣り合う磁極が異極となる態様で設けてある。磁石ガイド１３は非磁性体であることが望ましく、バックヨーク部１２は磁性体材料であることが望ましい。
【００１９】
図３に発電部２０の形態を示す。略扇リング状の誘電コイル２１が中心軸Ｌを中心とする円周状に等間隔で配置してある。
【００２０】
尚、本例では３相交流の発電機となっており、永久磁石１１の極数と誘電コイル２１の比は２４：１８である。すなわち４:３となっている。２相交流の場合には永久磁石１１の極数と誘電コイル２１の比は２：１にすることが望ましい。
【実施例】
【００２１】
以上のような構成を有する水力発電機では、次のようにして発電を行うこととなる。
【００２２】
入水管１より流れる水が水車２に衝突することによって、水車２が回転し、水力が回転力へと変換される。水車２が回転する事で、水車２に直結された複数の磁極を有する磁石群１０が回転し、該磁石群１０の軸方向へ交番磁界が発生する。隔壁５を介して、対向して配置された発電部２０に該交番磁界が与えられることでフレミングの左手の法則により起電力が発生し、発電を行う。
【００２３】
この際、隔壁５は水が流れ込む収容室４と、発電部２０を隔離し、交番磁界を透過させる。
【００２４】
図６は従来の水栓用の水力発電機の一部断面を模式的に示す説明図である。ここで例示する発電機は、水車から回転軸を介して駆動側回転磁性体へと回転力を伝達している。
【００２５】
隔壁を介して前記駆動側回転磁性体から受動側回転磁性体へと磁力の吸引力と反発力によって回転力が伝達され、受動側回転磁性体から回転軸を介して回転子が回転し、固定子に交番磁界が加わり起電力が発生し発電を行う構成となっている。
【００２６】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２７】
例えば、図４の永久磁石１１を水車２に直接配置する態様へ変更した場合であっても、本発明の範囲の及ぶところである。この場合水車２の材質は磁性材料が望ましい。
【００２８】
又、図５に実施例２を示すが、磁石群１０に対向する発電部２０の誘電コイル２１を円周方向に内側、外側の２列を配置し、内側は誘電コイル２１の個数が、永久磁石１１・・の極数n（ｎは実施例では２４）のn/2となるように配置し、外側の誘電コイル２１は3n/4となるように配置する。この方式により内周部は２相交流の発電を、外周部は３相交流の発電を同時におこなうことが可能となる。
【００２９】
又、永久磁石の極数をn（nは整数の偶数）とし、対向する誘電コイルを3/2nにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明に係る水力発電機は、構造の簡素化により部品点数が減らせることができ小型化が可能なことから、小水力発電機等に適している。
【符号の説明】
【００３１】
1  入水管
２  水車
３  回転軸
４  収容室
５  隔壁
６  側壁
１０  磁石群
１１  永久磁石
１２  バックヨーク部
１３  磁石ガイド
２０  発電部
２１  誘電コイル
２２  基板
Ｌ  中心軸
【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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【図６】
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