(57)【要約】【課題】回転体以外の部分の大きさを小さくできるようにし、この回転体以外の部分の設置スペースを減少させ、設置条件の制約の軽減を図る。【解決手段】流体によって回転させられる回転体２０と、回転体２０の出力を増速する増速機構３０と、増速機構３０の出力により発電を行なう発電機５０とを備え、発電機５０を回転体２０の内部に搭載した。【選択図】  図１
2004176635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体によって回転させられる回転体と、該回転体の出力を増速する増速機構と、該増速機構の出力により発電を行なう発電機とを備えた流体力発電装置において、
上記発電機を上記回転体の内部に搭載したことを特徴とする流体力発電装置。
【請求項２】
上記回転体を、中空状の空間を有した本体と、該本体の外側に設けられる複数の羽根と、上記本体の中心軸を軸心として本体に突設される管状の回転軸を備えて構成し、
上記増速機構を、上記回転軸に該回転軸に対して相対回転可能に挿通される出力軸と、上記回転軸及び出力軸間に設けられ該出力軸の回転数を増加させるとともに該出力軸を回転軸に対して逆回転させるギヤ列機構とを備えて構成し、
上記発電機を、上記出力軸が回転源となるように上記回転体の空間に収納して該回転体に固定したことを特徴とする請求項１記載の流体力発電装置。
【請求項３】
上記本体の軸方向一端に上記回転軸を設け、該回転軸を機台に設けた支持体に軸支する一方、上記本体の軸方向他端に中心軸を軸心とする軸受け部を設け、該軸受け部に機台に固定された支持軸を軸支し、該支持軸に上記発電機で生成された電気を送電する配線を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の流体力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力や水力等の流体力の運動エネルギーを動力源として、回転体を回転させ、この回転力によって発電機を駆動して発電を行なう流体力発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体力発電装置としては、例えば、特許文献１（特開２００２−１４７３３８号公報）に掲載された、風力による発電装置が知られている。
この流体力発電装置は、図７に示すように、流体としての風力によって回転させられる複数の羽根２を有した回転体１と、スタンド３に設置され回転体１の出力を増速する増速機構４と、スタンド３に設置され増速機構４の出力により発電を行なう発電機５とを備えている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４７３３８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の流体力発電装置の原理のものを、例えば、水路などで水力用に使用する場合には、水路の水の流れをよく受け止めるために羽根部分をある程度大きくし、増速機構４及び発電機５を水路脇の陸部分に設置して用いるようにする。
【０００５】
ところが、水路脇の陸部分には、増速機構４及び発電機５の２つの機械が設置されることになるので、それだけ、陸部分の設置スペースが大きくなり、陸部分の設置面積に制約がある場合には、実質的に設置ができなかったり、設置ができたとしても、邪魔になってしまうなどの支障が生じるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、回転体以外の部分の大きさを小さくできるようにし、この回転体以外の部分の設置スペースを減少させ、設置条件の制約の軽減を図った流体力発電装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の流体力発電装置は、流体によって回転させられる回転体と、該回転体の出力を増速する増速機構と、該増速機構の出力により発電を行なう発電機とを備えた流体力発電装置において、
上記発電機を上記回転体の内部に搭載した構成としている。
【０００８】
これにより、発電機を本体内部に設けているので、回転体以外の部分の大きさを小さくでき、この回転体以外の部分の小型化が可能となり、それだけ、回転体以外の部分の設置スペースを減少させ、設置条件の制約の軽減を図ることができる。
【０００９】
また、必要に応じ、上記回転体を中空状の空間を有した本体と、該本体の外側に設けられる複数の羽根と、上記本体の中心軸を軸心として本体に突設される管状の回転軸を備えて構成し、
上記増速機構を、上記回転軸に対して相対回転可能に挿通される出力軸と、上記回転軸及び回転軸間に設けられ出力軸の回転数を増加させるとともに該出力軸を回転軸に対して逆回転させるギヤ列機構とを備えて構成し、上記発電機を上記出力軸が回転源となる上記回転体の空間に収納して該回転体に固定して構成している。ギヤ列機構を用いるので、回転体内部に設けられる発電機を、確実に作動させることができる。
【００１０】
更にまた、必要に応じ、上記本体の軸方向一端に上記回転軸を設け、該回転軸を機台に設けた支持体に軸支する一方、上記本体の軸方向他端に中心軸を軸心とし、機台に固定された支持軸に軸支される軸受け部を形成し、該支持軸に上記発電機で生成された電気を送電する配線を設けて構成している。回転体内部にある発電機からの電力の取り出しを、容易かつ確実に行なうことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る流体力発電装置について詳細に説明する。この実施の形態に係る流体力発電装置は、水路Ｓに設けられる水力用の装置である。
【００１２】
図１に示すように、この流体力発電装置の基本的構成は、機台１０と、流体によって回転させられる回転体２０と、回転体２０の出力を増速する増速機構３０と、増速機構３０の出力により発電を行なう発電機５０とを備えてなる。
【００１３】
機台１０は、水路の両側に、一対設けられている。機台１０の上には上記回転体２０を支持する支持体１１がそれぞれ設けられている。一方の機台１０に設けられた支持体１１（Ａ）は、中空状のケース１２であり、増速機構３０が収納されている。
【００１４】
図１及び図２に示すように、回転体２０は、中空状の空間２２を有した円柱状の本体２１と、本体２１の外側に設けられる複数の羽根２３と、本体２１の中心軸Ｐを軸心として本体２１に突設される管状の回転軸２４を備えている。回転軸２４は、本体２１の軸方向一端に設けられており、一方の機台１０に設けた一方の支持体１１（Ａ）に軸受け１３を介して軸支されている。また、本体２１の軸方向他端には、本体２１の中心軸Ｐを軸心とする軸受け部２５が設けられており、この軸受け部２５には、支持軸２６が軸支されている。支持軸２６は、他方の機台１０に設けられた他方の支持体１１（Ｂ）に固定されている。
【００１５】
増速機構３０は、回転軸２４に対して相対回転可能に挿通される出力軸３１と、回転軸２４及び出力軸３１間に設けられ、出力軸３１の回転数を増加させるとともに出力軸３１を回転軸２４に対して逆回転させるギヤ列機構３２とを備えている。
ギヤ列機構３２は、図２及び図３に示すように、回転軸２４の端部に設けられる第１ギヤ３３と、第１ギヤ３３と噛合される第２ギヤ３４と、第１中間軸３５を介して第２ギヤ３４と連動する第３ギヤ３６と、第３ギヤ３６に噛合される第４ギヤ３７と、第２中間軸３８を介して第４ギヤ３７と連動する第５ギヤ３９と、第５ギヤ３９に噛合し、出力軸３１の端部に設けられる第６ギヤ４０によって構成されている。また、各ギヤの歯数は、第１ギヤ３３＞第２ギヤ３４，第３ギヤ３６＞第４ギヤ３７，第５ギヤ３９＞第６ギヤ４０になるように定められている。
【００１６】
第１中間軸３５の両端，第２中間軸３８の両端及び出力軸３１の一端は、軸受け４１を介してケース１２の内側に固定され、回転自在に設けられている。また、出力軸３１はケース１２の内側に固定されていない他端が発電機５０に接続され、出力軸３１が回転すると発電機５０を作動させる。更に、出力軸３１は、管状の回転軸２４の内部を通り、回転軸２４の内側に設けられる軸受け４２によって軸心が同軸になるように固定され、回転軸２４と出力軸３１との相対回転を可能にしている。
【００１７】
発電機５０は、出力軸３１が回転源となるように回転体２０の空間２２に収納され、回転体２０に固定具５１を介して固定されている。
【００１８】
また、支持軸２６には、発電機５０で生成された電気を送電する配線５９が設けられている。詳しくは、支持軸２６は、管状の電流が流れる外管５２と、その内部に設けられ、外管５２と反対の極性の電流が流れる棒体５３と、外管５２と棒体５３とを十分に絶縁させる絶縁体５４とを備えている。また、回転体２０の内側に固定される一対のブラシ５５ａ，５５ｂが、外管５２及び棒体５３に夫々摺接するように設けられている。そして、発電機５０から延び、発電機５０で発電された電圧を送り、互いに逆の極性の電流が流れる一対の電線５６のいずれか一方がブラシ５５ａに接続され、他方がブラシ５５ｂに接続されている。符号５７は支持軸２６の保護管、５８は外管５２及び棒体５３に接続された出力用の電線である。
【００１９】
従って、この流体力発電装置を水路Ｓに設置するときは、図４および図５に示すように、羽根２３部分を水路へ設け、機台１０，１０を水路脇の陸部分に設置して用いるようにする。
この場合、発電機５０が回転体２０の本体２１内部に設けられているので、回転体２０以外の部分の大きさが小さくなっており、そのため、陸上部分の設置スペースを減少させることができ、設置条件の制約の軽減が図られる。
【００２０】
また、この流体力発電装置を用いて発電させる時は、水力の運動エネルギーを羽根２３に受け、回転体２０を回転させる。回転体２０が回転すると、回転軸２４の端部に設けられる第１ギヤ３３が回転を始め、これに噛合する第２ギヤ３４が回転し、第２ギヤ３４に連動する第３ギヤ３６が回転し、第３ギヤ３６に噛合する第４ギヤ３７が回転し、第４ギヤ３７と連動する第５ギヤ３９が回転し、第５ギヤ３９に噛合する第６ギヤ４０が回転し、第６ギヤ４０の軸心に設けられる出力軸３１が回転する。
【００２１】
出力軸３１の回転によって、出力軸３１が接続される発電機５０が作動する。発電機５０で発電された電流は、各電線５６，ブラシ５５ａ，５５ｂから支持軸２６の外管５２及び棒体５３を通り、電線５８を介して回転体２０の外部へ送られる。
この際、ギヤ列機構３２の各ギヤの歯数を上記の条件で異ならせたので、出力軸３１は、各ギヤに設けられる歯数の比の分だけ増速させられる。また、発電機５０自体も回転体２０と同方向に回転し、出力軸３１に対して逆回転するので、この分、出力軸３１は発電機５０に対して相対的に増速させられる。これにより、回転体２０の回転がある程度低速であっても発電が円滑に行なわれる。
【００２２】
尚、上記実施の形態では、本装置を水路Ｓに設ける場合で説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、図４及び図６に示すように、川Ｒに一対のフロートＦを係留し、このフロートＦ間に本装置を設けても良い。この場合、フロートＦ上に機台１０を設置するが、機台１０は回転体２０に比較して小さいので、設置が容易になる。また、回転体２０の長さや大きさを自由に変えて出力を調整することができ、極めて汎用性が良くなる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の流体力発電装置によれば、発電機を回転体に搭載したので、回転体以外の部分の大きさを小さくすることができるようになり、そのため、この回転体以外の部分の設置スペースを減少させ、設置条件の制約の軽減を図ることができる。
【００２４】
また、回転体を中空状の空間を有した本体と、本体の外側に設けられる複数の羽根と、本体の中心軸を軸心として本体に突設される管状の回転軸を備えて構成し、増速機構を、回転軸に対して相対回転可能に挿通される出力軸と、回転軸及び回転軸間に設けられ出力軸の回転数を増加させるとともに出力軸を回転軸に対して逆回転させるギヤ列機構とを備えて構成し、発電機を出力軸が回転源となる回転体の空間に収納して回転体に固定した場合には、ギヤ列機構を用いるので、回転体内部に設けられる発電機を、確実に作動させることができる。
【００２５】
更に、本体の軸方向一端に回転軸を設け、回転軸を機台に設けた支持体に軸支する一方、本体の軸方向他端に中心軸を軸心とし、機台に固定された支持軸に軸支される軸受け部を形成し、支持軸に発電機で生成された電気を送電する配線を設けた場合には、回転体内部にある発電機からの電力の取り出しを、容易かつ確実に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る流体力発電装置を示す側面断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る流体力発電装置の増速機構においてギヤ列機構を展開して示す拡大側面断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る流体力発電装置の増速機構においてギヤ列機構を示す正面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る流体力発電装置の設置例を示す図である。
【図５】図４中、本発明の実施の形態に係る流体力発電装置を水路に設置した場合の拡大斜視図である。
【図６】図４中、本発明の実施の形態に係る流体力発電装置を川に設置した場合の拡大斜視図である。
【図７】従来の流体力発電装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  機台
１１  支持体
１２  ケース
２０  回転体
２１  本体
２２  空間
２３  羽根
２４  回転軸
２５  軸受け部
２６  支持軸
３０  増速機構
３１  出力軸
３２  ギヤ列機構
３３  第１ギヤ
３４  第２ギヤ
３５  第１中間軸
３６  第３ギヤ
３７  第４ギヤ
３８  第２中間軸
３９  第５ギヤ
４０  第６ギヤ
５０  発電機
５１  固定具
５２  外管
５３  棒体
５４  絶縁体
５５ａ  ブラシ
５５ｂ  ブラシ
５６  電線
５７  保護管
５８  電線
５９  配線
Ｓ  水路
Ｒ  川
Ｆ  フロート
【図１】
2004176635.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004176635.tif 000006
【図５】
2004176635.tif 000007
【図６】
2004176635.tif 000008
【図７】
2004176635.tif 000009