(57)【要約】【課題】設備が簡易で費用が廉価であり、一般家庭に容易に導入でき、水の流れを阻害しないパイプ用水流発電装置を提供する。【解決手段】給水管などのパイプ２に設けられ、パイプ２を流れる水の水流によって発電する装置であって、パイプ２の内部に、二枚のスパイラル状のねじれ羽根を持つプロペラ型の水車羽根１１を、その長手方向をパイプ２の長さ方向に沿って配置し、前羽根１１ａの前端部と、後羽根１１ｂの後端部を、パイプ２の内径中心部に設けた二つの支持筒１２のそれぞれに回転自在に軸支し、前羽根１１ａおよび後羽根１１ｂのパイプ２に最も近接する両外周端部に磁極の異なる強力磁石１３を設けて構成した回転機構１０と、強力磁石１３に最も近接する箇所でしかもパイプ２の外周面に設けた発電トランス２０と、発電トランス２０にリード線３１によって接続された蓄電装置３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水管、配水管または雨水管などのパイプに設けられ、該パイプを流れる水の水流によって発電する装置であって、
前記パイプの内部に、二枚のスパイラル状のねじれ羽根を持つプロペラ型の水車羽根を、その羽根の長手方向を該パイプの長さ方向に沿って配置し、前記二枚の羽根の内、上流側に位置する前羽根の前端部と、下流側に位置する後羽根の後端部を、前記パイプの内径の中心部に設けた二つの支持筒のそれぞれに回転自在に軸支し、前記前羽根および後羽根の前記パイプに最も近接する両外周端部に磁極の異なる強力磁石を設けて構成された回転機構と、
前記強力磁石に近接する箇所で、しかも前記パイプの外周面に設けられた発電トランスと、
前記発電トランスにリード線によって接続された蓄電装置と、を備えてなることを特徴とするパイプ用水流発電装置。
【請求項２】
前記支持筒を、径方向に設けられた支軸によって前記パイプに固定し、前記支持筒にベアリングを嵌入し、前記前羽根の前端部と後羽根の後端部から水平方向に横軸を横設し、該横軸を前記ベアリングで支持することによって、前記前羽根と後羽根を回転自在に軸支してなることを特徴とする請求項１に記載のパイプ用水流発電装置。
【請求項３】
前記回転機構、発電トランスおよび蓄電装置が設けられた前記パイプが短尺状であり、一般の配管の任意の箇所に取付けられることを特徴とする請求項１または２に記載のパイプ用水流発電装置。
【請求項４】
前記羽根の回転によって最も近接する前記強力磁石と発電トランスとの間隔を１０ｍｍ以下に設定したことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載のパイプ用水流発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水道管、下水管あるいは雨水管などのパイプ内を流れる水の水流を利用し、強力磁石と発電トランスによって発電させるパイプ用水流発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気を発電する方法としては、ダムによる水の落差を利用した水力発電や、太陽光などを利用したソーラー発電、また、ボイラーなどの熱源を利用した火力発電、そして、風力発電や原子力発電などがある。しかし、いずれの発電装置も、設備が大掛かりで、費用がかかり、一般家庭では導入が難しい。
【０００３】
また、水力発電のように、流体を利用して水車羽根を回転させ、それを発電装置と連動させて発電させる装置（例えば、特許文献１参照）や、スクリュー式回転エネルギーを利用し、流体の流れによるエネルギーを回転エネルギーに変え、発電機の伝動力に変える装置（例えば、特許文献２）が、従来から多く存在する。
【特許文献１】特開２００４−３４０１１１号公報
【特許文献２】特開２００５−４８６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、こうした装置は、回転エネルギーをさらに電気エネルギーに変換する装置が別個に必要であるなど構造が複雑であるため、従来の水力発電等と同様に、設備が大掛かりで、費用がかかり、一般家庭では導入が困難である。
【０００５】
特に、特許文献１に記載の装置は、多数（６枚）の羽根部を持つ水車羽根の正面方向から水圧を作用させるので、給水や排水などのパイプに設けると水の流れを阻害してしまうといった問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的とするところは、設備が簡易で費用が廉価であり、一般家庭に容易に導入することができ、さらに水の流れを阻害することのないパイプ用水流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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のパイプ用水流発電装置（１）は、給水管、配水管または雨水管などのパイプ（２）に設けられ、当該パイプ（２）を流れる水の水流によって発電する装置であって、
前記パイプ（２）の内部に、二枚のスパイラル状のねじれ羽根を持つプロペラ型の水車羽根（１１）を、その羽根（１１）の長手方向を当該パイプ（２）の長さ方向に沿って配置し、前記二枚の羽根の内、上流側に位置する前羽根（１１ａ）の前端部と、下流側に位置する後羽根（１１ｂ）の後端部を、前記パイプ（２）の内径の中心部に設けた二つの支持筒（１２）のそれぞれに回転自在に軸支し、前記前羽根（１１ａ）および後羽根（１１ｂ）の前記パイプ（２）に最も近接する両外周端部に磁極の異なる強力磁石（１３）を設けて構成された回転機構（１０）と、
前記強力磁石（１３）に近接する箇所で、しかも前記パイプ（２）の外周面に設けられた発電トランス（２０）と、
前記発電トランス（２０）にリード線（３１）によって接続された蓄電装置（３０）と、を備えてなることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載のパイプ用水流発電装置（１）は、前記支持筒（１２）を、径方向に設けられた支軸（１４）によって前記パイプ（２）に固定し、前記支持筒（１２）にベアリング（１５）を嵌入し、前記前羽根（１１ａ）の前端部と後羽根（１１ｂ）の後端部から水平方向に横軸（１６）を横設し、当該横軸（１６）を前記ベアリング（１５）で支持することによって、前記前羽根（１１ａ）と後羽根（１１ｂ）を回転自在に軸支してなることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載のパイプ用水流発電装置（１）は、前記回転機構（１０）、発電トランス（２０）および蓄電装置（３０）が設けられた前記パイプ（２）が短尺状であり、一般の配管の任意の箇所に取付けられることを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項４に記載のパイプ用水流発電装置（１）は、前記羽根（１１）の回転によって最も近接する前記強力磁石（１３）と発電トランス（２０）との間隔を１０ｍｍ以下に設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載のパイプ用水流発電装置は、パイプの内部に設けられ、プロペラ型の水車羽根、支持筒および強力磁石で構成された回転機構と、パイプの外周面に設けられた発電トランスと、発電トランスにリード線で接続された蓄電装置とを備え、それらの部材はいずれは構成が簡易である。
従って、全体の構成も簡易であり、設備費が廉価で、一般家庭でも容易に設置することができる。
【００１２】
また、このパイプ用水流発電装置は、二枚のスパイラル状のねじれ羽根を持つ水車羽根を、その水車羽根の長手方向をパイプの長さ方向に沿って配置して、側面方向から水圧を作用させるので、水の流れを阻害しない。
従って、パイプ内に物が詰まる等の問題を未然に防止することができる。
【００１３】
なお、このパイプ用水流発電装置は、一般家庭で毎日使用する水道水（給水、排水）あるいは雨水の水流を利用し、その水圧力により、パイプ内に設けた水車羽根を回転させ稼動させるものである。そして、水車羽根に設けた強力磁石を共に回転させて発電トランスに断続的に近接させ、当該発電トランスで発電させるものである。また、こうして発電した電力を、リード線を通して蓄電装置に貯え、家庭における主電源または補助電源として使用する。なお、安定器および変圧器を蓄電装置内に設けることによって、電圧電流を安定させて供給することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載のパイプ用水流発電装置は、請求項１に記載の発明の作用効果に加えて、支持筒を支軸でパイプに固定し、支持筒にベアリングを嵌入し、そのベアリングで横軸を介して前羽根と横羽を回転自在に軸支するので、水車羽根を安定姿勢で円滑に回転させることができる。
【００１５】
また、請求項３に記載のパイプ用水流発電装置は、請求項１および２に記載の発明の作用効果に加えて、回転機構、発電トランスおよび蓄電装置が設けられたパイプが短尺状であり、一般の配管の任意の箇所に取付けることができるので、新築の建物に新規に取付けることができる他、既存の配管の一部を切断して、その切断部分に後付けすることができる。
【００１６】
さらに、請求項４に記載のパイプ用水流発電装置は、請求項１乃至３に記載の発明の作用効果に加えて、羽根の回転によって最も近接する強力磁石と発電トランスとの間隔を１０ｍｍ以下に設定したので、強力磁石の磁力が効果的に発電トランスに作用し、効率良く発電させることができる。水車羽根と発電トランスの間隔は発電量に関係するため、できるだけ狭くすることが必要である。その間隔を、１０ｍｍ以下に設定することで、効果的な発電が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１および図２を参照して、本発明の実施形態に係るパイプ用水流発電装置１について説明する。図１はパイプ用水流発電装置１を示す側面部分断面図であり、図２は正面拡大部分断面図である。なお、図１において、符号Ｆは水の流れを示し、符号Ｒは水車羽根の回転方向を示す。
【００１８】
本発明の実施形態に係るパイプ用水流発電装置１は、給水管、配水管または雨水管などのパイプ２に設けられ、パイプ２を流れる水の水流によって発電する装置であり、回転機構１０、発電トランス２０および蓄電装置３０を備える。
【００１９】
回転機構１０は、水車羽根１１、支持筒１２および強力磁石１３で構成される。そのうち、水車羽根１１は、二枚のスパイラル状のねじれ羽根を持つプロペラ型であり、パイプ２の内部に、その水車羽根１１の長手方向（図１において左右方向）をパイプ２の延びる長さ方向（図１において左右方向）に沿って配置している。
支持筒１２は、パイプ２の所定の二箇所（水車羽根１１の上流側と下流側）において、その内径の中心部に設けられ、水車羽根１１の上流側に位置する前羽根１１ａの前端部と、下流側に位置する後羽根１１ｂの後端部をそれぞれに回転自在に軸支している。
そして、強力磁石１３は、前羽根１１ａおよび後羽根１１ｂのそれぞれにおいて、パイプ２に最も近接する両外周端部（図１では前羽根１１ａおよび後羽根１１ｂの上端部と下端部）に設けられ、その一方がＮ極で、他方がＳ極である。より具体的には、図１において、前羽根１１ａの上端部がＮ極で下端部がＳ極であり、そして、後羽根１１ｂの上端部がＳ極で下端部がＮ極であるように強力磁石１３を配置している。
【００２０】
なお、本実施形態では、支持筒１２を、径方向に設けられた支軸１４によってパイプ２に固定している。また、支持筒１２にベアリング１５を嵌入し、前羽根１１ａの前端部と後羽根１１ｂの後端部から水平方向に、横軸１６を横設している。そして、横軸１６をベアリング１５で嵌入して支持させることによって、前羽根１１ａと後羽根１１ｂを支持筒１２で回転自在に軸支している。
【００２１】
発電トランス２０は、パイプ２の外周面において、強力磁石１３に最も近接する二箇所に設けている。なお、本実施形態では、二箇所に設けているが、その数は限定されない。すなわち、この発電トランス２０は複数設けることで、発電量を増やすことができるため、パイプ２内の水圧に応じて複数設けることが好ましい。
そして、蓄電装置３０は、各発電トランス２０に対してリード線３１を介して接続されている。
なお、ここでは、水車羽根１１の回転によって最も近接した状態（図１に示す状態）における強力磁石１３と発電トランス２０との間隔を１０ｍｍ以下とし、両者の間隔を極力小さく設定している。
【００２２】
本実施形態に係るパイプ用水流発電装置１は、一般家庭で毎日使用する水道水（給水、排水）や雨水の水流を利用し、その水圧力により、パイプ２内に設けた水車羽根１１を回転させ、水車羽根１１に設けた強力磁石１３を共に回転させて発電トランス２０に対して断続的に近接させ、当該発電トランス２０で発電させるものである。
そして、こうして発電した電力を、リード線３１を通して蓄電装置３０に貯え、家庭における補助電源（または主電源）として使用する。なお、安定器および変圧器を蓄電装置３０内に設けることによって、電圧電流を安定させて供給することができる。
【００２３】
このパイプ用水流発電装置１は、パイプ２の内部に設けられ、いずれも簡易な構成のプロペラ型の水車羽根１１、支持筒１２および強力磁石１３で構成された回転機構１０と、パイプ２の外周面に設けられた発電トランス２０と、当該発電トランス２０にリード線３１で接続された蓄電装置３０で構成している。従って、全体構造も簡易であり、設備費が廉価で、一般家庭でも容易に設けることができる。
【００２４】
なお、この水車羽根１１は、その長手方向を、パイプ２の長さ方向に沿って配置しているので、低い水圧で円滑に回転すると共に、パイプ２内の水の流れを阻害しない。従って、パイプ２に物が詰まるなどの弊害が発生しない。
【００２５】
また、支持筒１２を支軸１４でパイプ２に固定し、支持筒１２にベアリング１５を嵌入し、そのベアリング１５で横軸１６を介して前羽根１１ａと後羽根１１ｂを回転自在に軸支しているので、水車羽根１１を安定姿勢で円滑に回転させることができる。
【００２６】
さらに、強力磁石１３と発電トランス２０との間隔を１０ｍｍ以下に近接させているので、当該強力磁石１３の磁力を発電トランス２０に効果的に作用させることができ、効果的な発電を行うことができる。
【００２７】
なお、このパイプ用水流発電装置１は、回転機構１０、発電トランス２０および蓄電装置３０が設けられたパイプ２を短尺状として、一般の配管の任意の箇所に、いわゆる後付けによっても取付けることができる。これにより、新築の建物に新規に取付けることができる他、既存の配管の一部を切断して、その切断部分に設けることもできる。
【００２８】
本実施形態に係るパイプ用水流発電装置１は、蛇口を開いて水を出すと水道管を流れる水によって発電し、さらに、雨水の戸井を利用し雨水が流れることによっても発電する。そして、排水管に設置することにより排水の水流によっても発電可能であるため、日々必ず使用される水流を利用しての家庭用電力の供給が可能になる。
また、このパイプ用水流発電装置１は、流体エネルギーと電気エネルギーを一体化して兼用しているため、小型化・省スペース・安価であるという利点がある。さらに、給水、排水（雨水を含む）は、日常生活に欠かせないものであるから、連続的・永続的に発電できるといった利点もある。
【実施例】
【００２９】
本発明者は、発電トランス１個、水車羽根１枚を備えた本実施形態に係る小型のパイプ用水流発電装置を使用して、水圧０．３Ｍｐｓで発電実験を行った。その結果、０．２Ａ、１２Ｖの発電を確認した。
【００３０】
また、発電トランス８個、水車羽根１枚、パイプの長さ５００ｍｍの本実施形態に係るパイプ用水流発電装置を使用して、水圧０．４Ｍｐｓで発電実験を行った。その結果、７２０Ｗ（２０Ａ、３６Ｖ）の発電を確認した。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係るパイプ用水流発電装置を示す側面部分断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るパイプ用水流発電装置を示す正面拡大部分断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      パイプ用水流発電装置
２      パイプ
１０      回転機構
１１      水車羽根
１１ａ    前羽根
１１ｂ    後羽根
１２      支持筒
１３      強力磁石
１４      支軸
１５      ベアリング
１６      横軸
２０      発電トランス
３０      蓄電装置
３１      リード線
【図１】
2008157167.tif 000003
【図２】
2008157167.tif 000004