(57)【要約】      （修正有）【課題】塵芥が発電効率に及ぼす影響が極めて少なく、設備投資が安価な発電装置を提供する。【解決手段】駆動流体Ｆが径縮したノズル３で発生させる噴流により強力な誘引力を得るエジェクタ２を流体管路中に設け、その誘引力で吸引される空気Ｅでファン８を回転させ、発生する動力を発電機９に伝達して発電する装置である。エジェクタ２は可動機構がない簡単な構造のため、ノズル３の径より小さい塵芥は通過してしまい、詰まりや破損が極めて起こりにくい。したがって、水路構造物や機械設備が必要なく初期設備投資及び維持管理費の安価な発電装置の提供が可能となる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
液体流体の流れる管路に設けた、噴流を発生させるノズルと、空気を供給する吸気室及び誘引力を発生させるディフューザとから成るエジェクタにより吸引される空気でファンを回転させ、発生する動力を発電機に伝達して発電する水力空気発電装置。
【請求項２】
前記液体流体が貯水施設から導いた水であることを特徴とする請求項１に記載の水力空気発電装置。
【請求項３】
起伏ゲートから越流する水及び貯水を駆動流体とし、前記エジェクタにより吸引される空気でファンを回転させ発生する動力を発電機に伝達して発電することを特徴とする請求項１に記載の水力空気発電装置。
【請求項４】
落差工を持つ自由表面流れ流路底部に塵芥流下を期待する角度を付けたスクリーンを持ち、当該スクリーンから取水した水を、前記ノズルに導く導水管とディフューザで構成されるエジェクタにより吸引される空気でファンを回転させ発生する動力を発電機に伝達して発電することを特徴とする請求項１に記載の水力空気発電装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、工場廃液・温泉排水・家庭排水等の液体管路や水門・調整池・遊水地・ため池・湖等の貯水施設や河川・農業水路等の液体流体を駆動流体に用い、その位置エネルギーで発電する水力空気発電装置に関するものである。
さらに詳しくは、駆動流体がエジェクタで発生させる誘引力で吸引される空気を用いた水力空気発電装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の発電装置には水の位置エネルギーを利用した水力発電や石油等の燃焼熱エネルギーを利用した火力発電及び核分裂の熱エネルギーを利用した原子力発電等がある。このうち、火力と原子力は温室効果ガスの発生や放射能汚染の危険性が伴っているが、水力発電は前記の危険性が極めて少ないクリーン発電装置である。反面、ダムや取水口・導水路・沈砂池・サージタンク等の土木設備及び流水制御や塵芥除去の機械設備が必要となるため、初期設備投資が増大する欠点があった。
さらに、水車は塵芥の影響を受けやすく、詰まりや破損防止が重要な課題となっており、特に規模が小さいほど当該課題が顕著であった。
【０００３】
これを受けて、次のような水力を利用した発電装置が提案された。
特開２００２−１６７７４０号公報に開示された技術は、河川等からダムに流入する水を砂礫ごと導水管へ導き、水車の上流部で導水管を上下に分岐する。流下した砂礫混入水は重力と慣性力で砂礫類が下側の排砂管へと分別される。これによりダム等への砂礫及び有機物の堆積を極小化することでダム等の規模の小型化による建設費削減が可能になるものである。
【０００４】
また、特開平５−１０６５４７号公報に開示された技術は、原子力発電冷却水の排水路落差部流水中に設けた入口管とベンチュリー部と拡管部とを有する管を設置し、当該ベンチュリー部で発生する負圧をベンチュリー部からタービンまで管路で繋いで当該タービンを回転させ発電するものである。
【０００５】
さらに、ＷＯ９９／６７５３１号公報に開示された技術は、野外上下水道管等流体管路に設置される水圧でファンを回転させ発電する装置である。
【特許文献１】特開２００２−１６７７４０号公報
【特許文献２】特開平５−１０６５４７号公報
【特許文献３】特開ＷＯ９９／６７５３１号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特開２００２−１６７７４０号公報に開示の構成では、水より質量の小さい落葉や小枝類の塵芥は、水車へ流入する可能性が高く、詰まりや破損の危険性が残るため、小規模の水力発電では適用が困難である。
【０００７】
前記特開平５−１０６５４７号広報に開示の構成では、誘引力を発生させる手段としてベンチュリーを採用しているが、誘引力発生効率に劣る。さらに、サイフォンを用いた発電方式では180°ベンド給水管中の水面より上に吸引口が設けられているため上下流の圧力がつりあわないためサイフォン流が発生しない。したがって、効率面、機構面で適用が困難である。
【０００８】
ＷＯ９９／６７５３１号公報に開示の機構では、塵芥の存在しない上水道管路中への採用は可能である。しかし、下水道や河川水を駆動流体とする管路中では塵芥による詰まり等で発電効率が低下するため適用が困難である。
【０００９】
本考案は、上記のような課題を解決すべく、塵芥が発電効率に及ぼす影響が極めて少なく、設備投資が安価な発電装置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】
【００１０】
請求項１に記載の考案は液体管路中の流体を駆動流体に用い、当該駆動流体管路中に設けた噴流発生ノズルと誘引力発生のためのディフューザ及び吸引される空気を供給する吸気室から成るエジェクタと、
吸気管と、
誘引空気力を回転力に変換するファンと、
これに動力伝達された発電機と、
から成る装置で、駆動流体がエジェクタで発生させる誘引力で大気を吸引するファン等を回転させ、その回転力を発電機に伝達して発電することを特徴とする水力空気発電装置である。
【００１１】
請求項２に記載の考案は、水門の扉体や貯水施設壁に固定された請求項１の機能を持つ水力空気発電装置である。
エジェクタとファンを繋ぐ吸気管は、当該扉体の上下動作に対応するため、屈曲可動するフレキシブル管としたこと及び、ベルマウス取水口からの取水流速が極めて遅くなる距離に設置された塵芥流入防止が目的のスクリーンを備えたことを特徴とする水力空気発電装置である。
【００１２】
請求項３に記載の考案は、起伏ゲート扉体の下流面に固定された請求項１の機能を持つ水力空気発電装置である。
駆動流体となる水は、当該扉体頂部を越流する水又は当該扉体前面の貯水又はその両方である。
【００１３】
前者取水口は、下流に横繋ぎ材が無く、流れに平行なバースクリーンを介した四角型断面とし、後者は当該扉体倒伏時に塵芥流下を期待する流れに鉛直なバースクリーンを介したベルマウス形状等の円形又は四角形断面とし、当該扉体縦桁に合わせた四角形断面の導水管に接続されている。
導水管は、貯水面側を径縮させた噴流発生ノズルと誘引力発生のためのディフューザ及び誘引される空気を供給する吸気室から成るエジェクタと繋がっている。
【００１４】
さらに、吸気室とファンとを繋ぐ吸気管には、当該扉体倒伏時の入水を防止する逆止弁を設けてあり、パイプ状の当該扉体下部主桁内を吸気管として兼用した当該吸気管と繋がっている。
当該吸気管は、側面戸当り機械室に突き出しており、当該機械室に設置されたファン等と当該吸気管がフレキシブル管又はスイベルジョイントを介して管で接続されることを特徴とした水力空気発電装置ある。
【００１５】
請求項４に記載の考案は、河川・農業用水路等の自由表面流路中に設けられた落差工が、請求項1の機能を持つ水力空気発電装置である。
駆動流体となる水は、当該水路等の底部から流れ方向に塵芥流下を期待する勾配の付いたバースクリーンを介して取水する。
駆動流体は、当該水路幅若しくは適当な幅で、高さのある四角形断面の導水管内を水平に落差部まで導かれ、曲がり管により鉛直下方向に流れを変える。
【００１６】
導水管は、当該曲がり管の内側と外側の極率形状で作られる径縮したノズルと誘引力発生のためのディフューザ及び誘引される空気を供給する吸気室から成るエジェクタと繋がっている。
吸気室は、当該外側の極率部材と落差工を構成する折り曲げ部材間にできる空間で構成され、当該吸気室から両側若しくは片側の当該水路壁を貫通し地上へ立ち上がった吸気管がファンと接続されることを特徴とした水力空気発電装置である。
【考案の効果】
【００１７】
本考案は、動力を発生させるエジェクタに可動機構がない構造のため、ノズル径より小さい塵芥は、当該エジェクタを通過してしまうので詰まりや破損が極めて起こりにくい。
さらに、エジェクタはノズルからの噴流で大きな速度勾配領域が生じるため誘引力が大きいことに加え、構造が簡単で装置が小さくできる特徴を持っている。
したがって、取水口、導水路、沈砂池、ヘッドタンク等の構造物や水門、除塵機などの機械設備が必要なく初期設備投資及び維持管理費の安価な発電装置の提供が可能となる。
【実施例】
【００１８】
以下、本考案の一実施例を、図面を参照して詳細に述べる。
図１は、本考案の代表図となる水力空気発電装置の概要を示す図である。
図１に示す水力空気発電装置１において、エジェクタ２は、工場廃液・温泉排水・家庭排水等の導水管路５を流れる駆動流体Ｆをノズル３で絞り、ディフューザ６に噴流を発生させ吸気室４から大気中の空気Ｅを誘引させる。誘引される当該空気Ｅは、吸気管７で繋がるファン８を回転させ、当該回転を発電機９に伝達し発電する。
【００１９】
又、図２は、水門・貯水池等の水を駆動流体Ｆに用いた水力空気発電装置の概要を示す図である。
図２に示す水力空気発電装置１は、水門扉体・貯水池壁等１０に固定されたスクリーン１２、ベルマウス取水口１１、導水管５、エジェクタ２、吸気管７、ファン８、発電機９で構成され、設置場所が水門となる場合の吸気管は、フレキシブル吸気管７ａとし，水門扉体１０の上下動作に対応する機構で、ファン８に繋がれている。
ファン８は、エジェクタ２に誘引される空気Ｅの誘引力で回転し、当該回転を発電機９に伝達し発電する。
ベルマウス取水口１１の前面に設けられた塵芥流入防止目的のスクリーン１２は、吸水流速が極めて遅くなる距離まで離された位置に設置され、塵芥付着を少なくさせるものとする。
【００２０】
次に、図３及び図４は、起伏ゲート上流の貯水を駆動流体に用いた水力空気発電装置の概要を示す図である。
これらの図において、水力空気発電装置１は、起伏ゲート扉体１０ａの下流面に導水管５、エジェクタ２が固定されている。
駆動流体Ｆとなる水は、起伏ゲート扉体１０ａ頂部を越流する水と起伏ゲート扉体１０ａ前面の貯水で、越流水取水口１１ａは下流に横繋ぎ材のない流れに平行なスクリーン１２ａを介した四角型断面とし、貯水取水口１１は起伏ゲート扉体１０ａ倒伏時に塵芥流下を期待する流れに鉛直なスクリーン１２を介したベルマウス形状等の円形又は四角形断面とし、起伏ゲート扉体１０ａ縦桁に合わせた四角形断面の導水管５に接続されている。
導水管５は、貯水面側を径縮させた噴流発生のノズル３と空気Ｅ誘引力発生のためのディフューザ６及び誘引される空気Ｅを供給する吸気室４から成るエジェクタ２と繋がっている。
【００２１】
さらに、吸気室４とファン８を繋ぐ吸気管７には、起伏ゲート扉体１０ａ倒伏時の入水を防止する逆止弁１３を設けてあり、パイプ状の当該扉体下部主桁内を吸気管として兼用するトルク軸兼吸気管７ａを介し、側面戸当り機械室１４内でフレキシブル吸気管７ｂと接続されたファン８を回転させ、当該回転を発電機９に伝達し発電している。
【００２２】
最後に、図５は、河川・農業用水路等の自由表面流路中に設けられた落差工を水力空気発電装置として利用した図である。
図５に示す水力空気発電装置１は、河川・農業用水路等の自由表面流路中に設けられた落差工が、当該水力空気発電装置１の機構を持つものである。
駆動流体Ｆとなる水は、水路等１５の底部から流れ方向に塵芥流下を期待する勾配の付いたスクリーン１２を介して取水する。
【００２３】
駆動流体Ｆは、当該水路幅で高さのある四角形断面の導水管５内を水平に落差部まで導かれ、曲がり管により鉛直方向に流れを変える。導水管５は、図６に示す当該曲がり管の内側壁材３ａと外側壁材３ｂの極率で作られる径縮したノズル３と誘引力発生のためのディフューザ６及び誘引される空気Ｅを供給する吸気室４から成るエジェクタ２と繋がっている。
【００２４】
吸気室４は、外側壁材３ｂと落差工を構成する折り曲げ部材１６間にできる空間で構成され、当該吸気室から両側の水路等１５壁を貫通し地上へ立ち上がった吸気管７がファン８と接続されファン８を回転させ、当該回転を発電機９に伝達して発電する。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
エジェクタ部とファン部の配置が吸気管の取り回しにより自由度が大きくとれる特徴を生かした可能性として、山岳地の河川にエジェクタ部を設置し、急傾斜の遊歩道に設置したエスカレータをファン等の動力で稼動させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本考案の代表図となる水力空気発電装置の側断面図である。
【図２】貯水施設等に設置した水力空気発電装置の側断面図である。
【図３】起伏ゲートに設置した水力空気発電装置の側断面図である。
【図４】起伏ゲートに設置した水力空気発電装置の背面図である。
【図５】河川等の落差工に設置した水力空気発電装置の斜視図である。
【図６】同じくその側断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  水力空気発電装置
２  エジェクタ
３  ノズル
３ａ  内側壁材
３ｂ  外側壁材
４  吸気室
５  導水管
６  ディフューザ
７  吸気管
７ａトルク軸兼吸気管
７ｂフレキシブル吸気管
８  ファン
９  発電機
１０  水門扉体
１０ａ起伏ゲート扉体
１１  貯水取水口
１１ａ越流水取水口
１２  スクリーン
１２ａスクリーン
１３  逆止弁
１４  側面戸当り機械室
１５  水路等
１６  落差工を構成する折り曲げ部材
Ｅ    空気
Ｆ    駆動流体
【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】
0003113225.tif 000007
【図６】
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